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JP2024175442A - Monomer, polymer, chemically amplified negative resist composition and pattern forming method - Google Patents

Monomer, polymer, chemically amplified negative resist composition and pattern forming method Download PDF

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JP2024175442A
JP2024175442A JP2023093234A JP2023093234A JP2024175442A JP 2024175442 A JP2024175442 A JP 2024175442A JP 2023093234 A JP2023093234 A JP 2023093234A JP 2023093234 A JP2023093234 A JP 2023093234A JP 2024175442 A JP2024175442 A JP 2024175442A
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carbon atoms
saturated
atom
repeating unit
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Masahiro Fukushima
聡 渡邉
Satoshi Watanabe
恵一 増永
Keiichi Masunaga
顕之 船津
Akiyuki Funatsu
正晃 小竹
Masaaki Kotake
雄太 松澤
yuta Matsuzawa
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

To provide a chemically amplified negative resist composition that exhibits an enhanced resolution during pattern formation and forms a resist pattern with improved LER, resolution, pattern fidelity, and dose margin, and a resist pattern forming method.SOLUTION: A chemically amplified negative resist composition comprises a monomer represented by the formula (A1), a polymer comprising repeat units derived from the monomer, and a base polymer comprising the polymer (in the formula, a is an integer from 0 to 4, RA represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group, LA is -O- or -NH-, LB is a single bond, an ether bond, an ester bond, or an amide bond, W1 represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group with 1 to 10 carbon atoms, an aliphatic hydrocarbon carbonyl group with 2 to 10 carbon atoms, or an aryl group with 6 to 15 carbon atoms, and the aryl group may have a substituent).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、モノマー、ポリマー、化学増幅ネガ型レジスト組成物及びパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a monomer, a polymer, a chemically amplified negative resist composition, and a pattern formation method.

近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が急速に進んでいる。このうち、0.2μm以下のパターンの加工では、もっぱら酸を触媒とした化学増幅レジスト組成物が使用されている。また、露光源として紫外線、遠紫外線、電子線(EB)等の高エネルギー線が用いられており、特に超微細加工技術として利用されているEBリソグラフィーは、半導体製造用のフォトマスクを作製する際のフォトマスクブランクの加工方法としても不可欠となっている。 In recent years, pattern rules have become increasingly finer as LSIs become more highly integrated and faster. Chemically amplified resist compositions using acids as catalysts are used exclusively for processing patterns of 0.2 μm or less. High-energy rays such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, and electron beams (EB) are used as exposure sources. In particular, EB lithography, which is used as an ultrafine processing technology, has become indispensable as a processing method for photomask blanks when producing photomasks for semiconductor manufacturing.

酸性側鎖を有する芳香族骨格を多量に有するポリマー、例えばポリヒドロキシスチレンは、KrFエキシマレーザーを用いるKrFリソグラフィー用レジスト組成物の材料として有用であるが、波長200nm付近の光に対して大きな吸収を示すため、ArFエキシマレーザーを用いるArFリソグラフィー用レジスト組成物の材料としては使用されなかった。しかし、ArFエキシマレーザーによる加工限界よりも小さなパターンを形成するための有力な技術であるEBリソグラフィー用レジスト組成物や、極端紫外線(EUV)リソグラフィー用レジスト組成物の材料としては高いエッチング耐性が得られる点で重要な材料となっている。 Polymers with a large amount of aromatic skeletons with acidic side chains, such as polyhydroxystyrene, are useful as materials for resist compositions for KrF lithography using KrF excimer lasers, but have not been used as materials for resist compositions for ArF lithography using ArF excimer lasers because they exhibit high absorption for light with wavelengths of around 200 nm. However, they are important materials for resist compositions for EB lithography, which is a powerful technique for forming patterns smaller than the processing limit of ArF excimer lasers, and resist compositions for extreme ultraviolet (EUV) lithography, because they provide high etching resistance.

フォトリソグラフィーに用いるレジスト組成物としては、露光部を溶解させてパターンを形成するポジ型及び露光部を残してパターンを形成するネガ型があり、それらは必要とするレジストパターンの形態に応じて使いやすい方が選択される。化学増幅ネガ型レジスト組成物は、通常、水性のアルカリ現像液に溶解するポリマー、露光光により分解して酸を発生する酸発生剤、及び酸を触媒としてポリマー間に架橋を形成してポリマーを前記現像液に不溶化させる架橋剤(場合によってはポリマーと架橋剤は一体化している)を含んでおり、更に、通常、露光で発生した酸の拡散を制御するためのクエンチャーが加えられる。 Resist compositions used in photolithography include positive types that form a pattern by dissolving exposed areas, and negative types that form a pattern by leaving exposed areas. The type that is easier to use is selected depending on the type of resist pattern required. Chemically amplified negative resist compositions usually contain a polymer that dissolves in an aqueous alkaline developer, an acid generator that decomposes with exposure light to generate acid, and a crosslinking agent that uses acid as a catalyst to form crosslinks between the polymers to make them insoluble in the developer (in some cases, the polymer and the crosslinking agent are integrated), and also usually contain a quencher to control the diffusion of acid generated by exposure.

前記水性のアルカリ現像液に溶解するポリマーを構成するアルカリ可溶性単位としては、フェノール類に由来する単位が挙げられる。従来、このようなタイプのネガ型レジスト組成物は、特にKrFエキシマレーザー光による露光用として多数が開発されてきた。しかし、これらは、露光光が150~220nmの波長である場合にフェノール類に由来する単位が光の透過性を持たないことから、ArFエキシマレーザー光用のものとしては使用されなかった。ところが、近年、より微細なパターンを得るための露光方法であるEBやEUVといった短波長の露光光用のネガ型レジスト組成物として再び注目されており、例えば、特許文献1、2及び3が報告されている。 Examples of alkali-soluble units constituting the polymer that dissolves in the aqueous alkaline developer include units derived from phenols. In the past, many negative resist compositions of this type have been developed, particularly for exposure with KrF excimer laser light. However, these have not been used for ArF excimer laser light because the units derived from phenols do not transmit light when the exposure light has a wavelength of 150 to 220 nm. However, in recent years, they have once again attracted attention as negative resist compositions for short-wavelength exposure light such as EB and EUV, which are exposure methods for obtaining finer patterns, and for example, Patent Documents 1, 2, and 3 have been reported.

また、前述したもののほかに、これまで化学増幅ネガ型レジスト組成物用の材料として、多数のものが開発されてきた。例えば、レジスト組成物に用いられるネガ機構を与えるアルカリ可溶性ポリマーを高エネルギー線を照射した際に発生する酸の作用により不溶化するものとしては、特許文献4、5にも記載されているような架橋剤が用いられ、多くの架橋剤が開発されてきている。他方、この架橋剤の機能をポリマーに持たせる試みも多く行われており、アルコキシメトキシ基が置換されたスチレン単位を導入する方法(特許文献6)、アルコキシメチルアミノ基を有する繰り返し単位を導入する方法(特許文献7)、エポキシ基を有する繰り返し単位を導入する方法(特許文献8)、酸脱離性基を有するスチレン系の繰り返し単位を導入する方法(特許文献9)、酸脱離性ヒドロキシ基を有するアダマンチル系の繰り返し単位を導入する方法(特許文献10)、酸脱離性ヒドロキシ基を有する脂肪族炭化水素基及び脂環式炭化水素系の繰り返し単位を導入する方法(特許文献9~15)等が提案されている。 In addition to the above, many materials have been developed for use in chemically amplified negative resist compositions. For example, crosslinking agents such as those described in Patent Documents 4 and 5 are used to insolubilize the alkali-soluble polymer that provides the negative mechanism used in the resist composition by the action of the acid generated when the polymer is irradiated with high-energy radiation, and many crosslinking agents have been developed. On the other hand, many attempts have been made to impart the function of this crosslinking agent to a polymer, and methods such as introducing a styrene unit substituted with an alkoxymethoxy group (Patent Document 6), introducing a repeating unit having an alkoxymethylamino group (Patent Document 7), introducing a repeating unit having an epoxy group (Patent Document 8), introducing a styrene-based repeating unit having an acid-leaving group (Patent Document 9), introducing an adamantyl-based repeating unit having an acid-leaving hydroxyl group (Patent Document 10), and introducing an aliphatic hydrocarbon group and an alicyclic hydrocarbon-based repeating unit having an acid-leaving hydroxyl group (Patent Documents 9 to 15) have been proposed.

これらの方法によりある程度の性能の改善は確認されているものの、満足のいく結果は未だ得られていない。更なる微細化の要求に応えるため、感度や限界解像性に優れ、高コントラストな化学増幅ネガ型レジスト材料の開発は重要である。 Although some degree of performance improvement has been confirmed by these methods, satisfactory results have yet to be obtained. In order to meet the demand for further miniaturization, it is important to develop high-contrast chemically amplified negative resist materials with excellent sensitivity and limiting resolution.

特許第4396849号公報Patent No. 4396849 特許第4478589号公報Patent No. 4478589 特許第4678383号公報Patent No. 4678383 特許第4955732号公報Patent No. 4955732 特許第4801190号公報Patent No. 4801190 特開平5-232702号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-232702 特開平8-202037号公報Japanese Patent Application Publication No. 8-202037 特許第3914363号公報Patent No. 3914363 特開2003-337414号公報JP 2003-337414 A 特許第4648526号公報Patent No. 4648526 米国特許第7,300,739号明細書U.S. Pat. No. 7,300,739 米国特許第7,393,624号明細書U.S. Pat. No. 7,393,624 米国特許第7,563,558号明細書U.S. Pat. No. 7,563,558 特開2013-164588号公報JP 2013-164588 A 特開2019-203103号公報JP 2019-203103 A

本発明は、前記事情に鑑みなされたもので、パターン形成時の解像性を向上し、かつ、LER、パターン忠実性及びドーズマージンが改善されたレジストパターンを得ることができる化学増幅ネガ型レジスト組成物、及びレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a chemically amplified negative resist composition and a method for forming a resist pattern that can improve the resolution during pattern formation and can obtain a resist pattern with improved LER, pattern fidelity, and dose margin.

本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、所定の脱水官能基を有するモノマーに由来する繰り返し単位を含むポリマーを化学増幅ネガ型レジスト組成物に導入した場合、良好な解像性やパターン形状を示し、LER、パターン忠実性及びドーズマージンが改善されたパターンが得られることを知見し、本発明をなすに至った。 As a result of extensive research into achieving the above object, the inventors discovered that when a polymer containing a repeating unit derived from a monomer having a specific dehydrating functional group is introduced into a chemically amplified negative resist composition, a pattern exhibiting good resolution and pattern shape and improved LER, pattern fidelity, and dose margin can be obtained, leading to the creation of the present invention.

すなわち、本発明は、下記モノマー、ポリマー、化学増幅ネガ型レジスト組成物及びパターン形成方法を提供する。
1.下記式(A1)で表されるモノマー。

Figure 2024175442000001
(式中、aは、0~4の整数である。
Aは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
Aは、-О-又は-NH-である。
Bは、単結合、エーテル結合、エステル結合又はアミド結合である。
Lは、単結合、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~40のヒドロカルビレン基である。
1は、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。
2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~15の飽和ヒドロカルビル基又は炭素数6~15のアリール基であり、該ヒドロカルビル基は、ヒドロキシ基又は炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基で置換されていてもよく、該アリール基は、置換基を有していてもよい。ただし、R2及びR3は、同時に水素原子になることはない。また、R2及びR3は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、該環の-CH2-の一部が、-O-又は-S-で置換されていてもよい。
1は、水素原子、炭素数1~10の脂肪族ヒドロカルビル基、炭素数2~10の脂肪族ヒドロカルビルカルボニル基又は炭素数6~15のアリール基であり、該アリール基は、置換基を有していてもよい。)
2.下記式(A1-1)で表される1のモノマー。
Figure 2024175442000002
(式中、a、RA、LA、R1、R2、R3及びW1は、前記と同じ。)
3.下記式(A1-2)で表される2のモノマー。
Figure 2024175442000003
(式中、a、RA、LA、R1、R2及びR3は、前記と同じ。)
4.1~3のいずれかのモノマーに由来する繰り返し単位を含むポリマー。
5.更に、下記式(A2)で表される繰り返し単位を含む4のポリマー。
Figure 2024175442000004
(式中、b1は、0又は1である。b2は、0~2の整数である。b3は、0≦b3≦5+2(b2)-b4を満たす整数である。b4は、1~3の整数である。
Aは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
11は、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基である。
1は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基の-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。)
6.更に、下記式(A3)で表される繰り返し単位、下記式(A4)で表される繰り返し単位及び下記式(A5)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含む4又は5のポリマー。
Figure 2024175442000005
(式中、c及びdは、それぞれ独立に、0~4の整数である。e1は、0又は1である。e2は、0~2の整数である。e3は、0~5の整数である。
Aは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
21及びR22は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビルオキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基である。
23は、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルチオヒドロカルビル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルスルフィニル基又は炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルスルホニル基である。
2は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基の-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。)
7.更に、下記式(A6)~(A13)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含む4~6のいずれかのポリマー。
Figure 2024175442000006
(式中、RBは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
1は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基若しくはこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基、-O-X11-、-C(=O)-O-X11-又は-C(=O)-NH-X11-であり、X11は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
2は、それぞれ独立に、単結合又は-X21-C(=O)-O-であり、X21は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビレン基である。
3は、それぞれ独立に、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基、-O-X31-、-C(=O)-O-X31-又は-C(=O)-NH-X31-であり、X31は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~20の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
4は、それぞれ独立に、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~30のヒドロカルビレン基である。
f1及びf2は、それぞれ独立に、0又は1であるが、X4が単結合のとき、f1及びf2は、0である。
31~R48は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。また、R31及びR32が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよく、R33及びR34、R36及びR37、又はR39及びR40が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。
HFは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。
Xa-は、非求核性対向イオンである。)
8.4~7のいずれかのポリマーを含むベースポリマーを含む化学増福ネガ型レジスト組成物。
9.前記ベースポリマーに含まれるポリマーの全繰り返し単位中、芳香環骨格を有する繰り返し単位の含有率が、60モル%以上である8の化学増幅ネガ型レジスト組成物。
10.更に、(B)酸発生剤を含む8又は9の化学増幅ネガ型レジスト組成物。
11.更に、(C)架橋剤を含む8~10のいずれかの化学増幅ネガ型レジスト組成物。
12.架橋剤を含まない8~10のいずれかの化学増幅ネガ型レジスト組成物。
13.更に、(D)下記式(D1)で表される繰り返し単位、下記式(D2)で表される繰り返し単位、下記式(D3)で表される繰り返し単位及び下記式(D4)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含み、更に下記式(D5)で表される繰り返し単位及び下記式(D6)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよいフッ素原子含有ポリマーを含む8~12のいずれかの化学増幅ネガ型レジスト組成物。
Figure 2024175442000007
(式中、xは、1~3の整数である。yは、0≦y≦5+2z-xを満たす整数である。zは、0又は1である。gは、1~3の整数である。
Cは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
Dは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
101、R102、R104及びR105は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビル基である。
103、R106、R107及びR108は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~15のヒドロカルビル基、炭素数1~15のフッ素化ヒドロカルビル基又は酸不安定基であり、R103、R106、R107及びR108がヒドロカルビル基又はフッ素化ヒドロカルビル基のとき、炭素-炭素結合間に、エーテル結合又はカルボニル基が介在していてもよい。
109は、水素原子、又は炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。
110は、炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状又は分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。
111は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基であり、前記飽和ヒドロカルビル基の-CH2-の一部が、エステル結合又はエーテル結合で置換されていてもよい。
1は、炭素数1~20の(g+1)価の炭化水素基又は炭素数1~20の(g+1)価のフッ素化炭化水素基である。
2は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。
3は、単結合、-O-、*-C(=O)-O-Z31-Z32-又は*-C(=O)-NH-Z31-Z32-である。Z31は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基である。Z32は、単結合、エステル結合、エーテル結合又はスルホンアミド結合である。
*は、主鎖の炭素原子との結合手である。)
14.更に、(E)クエンチャーを含む8~13のいずれかのネガ型レジスト組成物。
15.更に、(F)有機溶剤を含む8~14のいずれかの化学増幅ネガ型レジスト組成物。
16.8~15のいずれかの化学増幅ネガ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程、高エネルギー線を用いて前記レジスト膜にパターンを照射する工程、及びアルカリ現像液を用いて前記パターンを照射したレジスト膜を現像する工程を含むレジストパターン形成方法。
17.前記高エネルギー線が、極端紫外線又は電子線である16のレジストパターン形成方法。
18.前記基板の最表面が、クロム、ケイ素、タンタル、モリブデン、コバルト、ニッケル、タングステン及びスズから選ばれる少なくとも1種を含む材料からなる16又は17のレジストパターン形成方法。
19.前記基板が、透過型又は反射型マスクブランクである16~18のいずれかのレジストパターン形成方法。
20.8~15のいずれかの化学増幅ネガ型レジスト組成物を塗布した透過型又は反射型マスクブランク。 That is, the present invention provides the following monomer, polymer, chemically amplified negative resist composition, and pattern forming method.
1. A monomer represented by the following formula (A1):
Figure 2024175442000001
(In the formula, a is an integer of 0 to 4.
R A is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
L A is —O— or —NH—.
L B is a single bond, an ether bond, an ester bond or an amide bond.
X L is a single bond or a hydrocarbylene group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a heteroatom.
R 1 is a halogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom.
R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, the hydrocarbyl group may be substituted with a hydroxy group or a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, and the aryl group may have a substituent. However, R 2 and R 3 cannot be hydrogen atoms at the same time. R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which they are bonded, and a portion of -CH 2 - of the ring may be substituted with -O- or -S-.
W 1 is a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aliphatic hydrocarbylcarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and the aryl group may have a substituent.
2. A monomer represented by the following formula (A1-1):
Figure 2024175442000002
(In the formula, a, R A , L A , R 1 , R 2 , R 3 and W 1 are the same as defined above.)
3. A monomer 2 represented by the following formula (A1-2):
Figure 2024175442000003
(In the formula, a, R A , L A , R 1 , R 2 and R 3 are the same as defined above.)
4. A polymer containing a repeating unit derived from any one of the monomers 1 to 3.
5. The polymer according to 4, further comprising a repeating unit represented by the following formula (A2):
Figure 2024175442000004
(In the formula, b1 is 0 or 1. b2 is an integer from 0 to 2. b3 is an integer that satisfies 0≦b3≦5+2(b2)−b4. b4 is an integer from 1 to 3.
R A is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
R 11 is a halogen atom, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or a saturated hydrocarbylcarbonyloxy group having 2 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
A 1 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 10 carbon atoms, and a part of the —CH 2 — in the saturated hydrocarbylene group may be substituted with —O—.
6. The polymer of 4 or 5, further comprising at least one repeating unit selected from the group consisting of a repeating unit represented by the following formula (A3), a repeating unit represented by the following formula (A4), and a repeating unit represented by the following formula (A5):
Figure 2024175442000005
(In the formula, c and d are each independently an integer of 0 to 4. e1 is 0 or 1. e2 is an integer of 0 to 2. e3 is an integer of 0 to 5.
R A is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
R 21 and R 22 each independently represent a hydroxy group, a halogen atom, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or a saturated hydrocarbylcarbonyloxy group having 2 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
R 23 is a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbylcarbonyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbyloxyhydrocarbyl group having 2 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbylthiohydrocarbyl group having 2 to 20 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a saturated hydrocarbylsulfinyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a saturated hydrocarbylsulfonyl group having 1 to 20 carbon atoms.
A2 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 10 carbon atoms, and a part of the --CH2-- of the saturated hydrocarbylene group may be substituted with --O--.
7. The polymer according to any one of 4 to 6, further comprising at least one repeating unit selected from those represented by the following formulae (A6) to (A13):
Figure 2024175442000006
(In the formula, each R B independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
X 1 's are each independently a single bond, an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group, or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining these, -O-X 11 -, -C(═O)-O-X 11 -, or -C(═O)-NH-X 11 -, and X 11 is an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group, or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining these, and may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond, or a hydroxy group.
Each X 2 is independently a single bond or —X 21 —C(═O)—O—, and X 21 is a hydrocarbylene group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom.
Each X3 is independently a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, a phenylene group substituted with a trifluoromethyl group, -O- X31- , -C(=O)-O- X31- or -C(=O)-NH- X31- , and X31 is an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, a phenylene group substituted with a trifluoromethyl group or a group having 7 to 20 carbon atoms obtained by combining these, and may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxy group.
Each X 4 is independently a single bond or a hydrocarbylene group having 1 to 30 carbon atoms which may contain a heteroatom.
f1 and f2 each independently represent 0 or 1, provided that when X 4 is a single bond, f1 and f2 are 0.
R 31 to R 48 are each independently a halogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom. R 31 and R 32 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded, and R 33 and R 34 , R 36 and R 37 , or R 39 and R 40 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded.
R HF is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.
Xa- is a non-nucleophilic counter ion.
8. A chemically amplified negative resist composition comprising a base polymer comprising any one of the polymers described in 4 to 7.
9. The chemically amplified negative resist composition according to 8, wherein the content of repeating units having an aromatic ring skeleton in all repeating units of the polymer contained in the base polymer is 60 mol % or more.
10. The chemically amplified negative resist composition according to 8 or 9, further comprising (B) an acid generator.
11. The chemically amplified negative resist composition according to any one of 8 to 10, further comprising (C) a crosslinking agent.
12. The chemically amplified negative resist composition according to any one of 8 to 10, which does not contain a crosslinking agent.
13. The chemically amplified negative resist composition according to any one of 8 to 12, further comprising (D) a fluorine atom-containing polymer which contains at least one selected from the group consisting of a repeating unit represented by the following formula (D1), a repeating unit represented by the following formula (D2), a repeating unit represented by the following formula (D3), and a repeating unit represented by the following formula (D4), and which may further contain at least one selected from the group consisting of a repeating unit represented by the following formula (D5) and a repeating unit represented by the following formula (D6):
Figure 2024175442000007
(In the formula, x is an integer of 1 to 3. y is an integer satisfying 0≦y≦5+2z−x. z is 0 or 1. g is an integer of 1 to 3.
Each R C independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group.
Each R D independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
R 101 , R 102 , R 104 and R 105 each independently represent a hydrogen atom or a saturated hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms.
R 103 , R 106 , R 107 and R 108 each independently represent a hydrogen atom, a hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms, a fluorinated hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms, or an acid labile group, and when R 103 , R 106 , R 107 and R 108 are a hydrocarbyl group or a fluorinated hydrocarbyl group, an ether bond or a carbonyl group may be present between the carbon-carbon bonds.
R 109 is a hydrogen atom or a linear or branched hydrocarbyl group having 1 to 5 carbon atoms which may have a heteroatom-containing group interposed between its carbon-carbon bonds.
R 110 is a linear or branched hydrocarbyl group having 1 to 5 carbon atoms which may have a heteroatom-containing group interposed between its carbon-carbon bonds.
R 111 is a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and a portion of the --CH 2 -- in the saturated hydrocarbyl group may be substituted with an ester bond or an ether bond.
Z 1 is a (g+1)-valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a (g+1)-valent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
Z2 is a single bond, *-C(=O)-O-, or *-C(=O)-NH-.
Z 3 is a single bond, --O--, *-C(=O)--O--Z 31 -Z 32 - or *-C(=O)--NH--Z 31 -Z 32 -. Z 31 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 10 carbon atoms. Z 32 is a single bond, an ester bond, an ether bond or a sulfonamide bond.
* indicates a bond to a carbon atom in the main chain.)
14. The negative resist composition according to any one of 8 to 13, further comprising (E) a quencher.
15. The chemically amplified negative resist composition according to any one of 8 to 14, further comprising (F) an organic solvent.
16. A method for forming a resist pattern, comprising the steps of forming a resist film on a substrate using the chemically amplified negative resist composition according to any one of claims 8 to 15, irradiating the resist film with a pattern using high-energy rays, and developing the resist film irradiated with the pattern using an alkaline developer.
17. The method for forming a resist pattern according to 16, wherein the high-energy radiation is extreme ultraviolet radiation or an electron beam.
18. The method for forming a resist pattern according to 16 or 17, wherein the outermost surface of the substrate is made of a material containing at least one selected from the group consisting of chromium, silicon, tantalum, molybdenum, cobalt, nickel, tungsten and tin.
19. The method for forming a resist pattern according to any one of 16 to 18, wherein the substrate is a transmission type or a reflection type mask blank.
20. A transmission or reflection mask blank coated with any one of the chemically amplified negative resist compositions described in any one of 8 to 15.

本発明のモノマーから得られるポリマーをベースポリマーとして含む化学増幅ネガレジスト組成物を用いてパターン形成を行った場合、良好な感度にて脱水反応を伴う極性変化が進行し、高い解像性及びパターン忠実性を有しつつ、LER及びドーズマージンが改善されたパターンを形成できるため、微細加工技術、特にEUVリソグラフィーやEBリソグラフィーに好適に用いることができる。 When a pattern is formed using a chemically amplified negative resist composition containing a polymer obtained from the monomer of the present invention as a base polymer, a polarity change accompanied by a dehydration reaction proceeds with good sensitivity, and a pattern can be formed with high resolution and pattern fidelity while improving LER and dose margin, making it suitable for use in microfabrication techniques, particularly EUV lithography and EB lithography.

以下、本発明について詳細に記述するが、本発明はこれらに限定されない。なお、以下の説明中、化学式で表される構造によっては不斉炭素が存在し、エナンチオマーやジアステレオマーが存在し得るものがあるが、その場合は一つの式でそれら異性体を代表して表す。それらの異性体は、1種単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。 The present invention is described in detail below, but is not limited thereto. In the following description, some structures represented by chemical formulas may have asymmetric carbons and may have enantiomers or diastereomers, and in such cases, a single formula will be used to represent these isomers. These isomers may be used alone or as a mixture.

[モノマー]
本発明のモノマーは、下記式(A1)で表されるものである。

Figure 2024175442000008
[monomer]
The monomer of the present invention is represented by the following formula (A1).
Figure 2024175442000008

式(A1)中、aは、0~4の整数であるが、0又は1であることが好ましい。 In formula (A1), a is an integer from 0 to 4, preferably 0 or 1.

式(A1)中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。これらの中で、水素原子、メチル基であることが好ましい。 In formula (A1), R A is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, and among these, a hydrogen atom or a methyl group is preferable.

式(A1)中、LAは、-О-又は-NH-である。この中で、-О-であることが好ましい。 In formula (A1), L A is —O— or —NH—, and among these, —O— is preferable.

式(A1)中、LBは、単結合、エーテル結合、エステル結合又はアミド結合である。この中で、単結合、エーテル結合又はエステル結合であることが好ましい。 In formula (A1), L B is a single bond, an ether bond, an ester bond or an amide bond, among which a single bond, an ether bond or an ester bond is preferred.

式(A1)中、XLは、単結合、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~40のヒドロカルビレン基である。前記ヒドロカルビレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、炭素数1~40のアルカンジイル基、炭素数3~40の環式飽和ヒドロカルビレン基等が挙げられる。前記ヘテロ原子の具体例としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が挙げられる。 In formula (A1), X L is a single bond or a hydrocarbylene group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a heteroatom. The hydrocarbylene group may be linear, branched, or cyclic, and specific examples thereof include an alkanediyl group having 1 to 40 carbon atoms and a cyclic saturated hydrocarbylene group having 3 to 40 carbon atoms. Specific examples of the heteroatom include an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom.

Lで表されるヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~40のヒドロカルビレン基の具体例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、*は、それぞれLA及びLBとの結合手を表す。

Figure 2024175442000009
Specific examples of the hydrocarbylene group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a heteroatom represented by X L include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, * represents a bond to L A and L B , respectively.
Figure 2024175442000009

Figure 2024175442000010
Figure 2024175442000010

Figure 2024175442000011
Figure 2024175442000011

これらのうち、XL-0~XL-22及びXL-47~XL-49が好ましく、XL-0~XL-17がより好ましい。 Of these, X L -0 to X L -22 and X L -47 to X L -49 are preferred, and X L -0 to X L -17 are more preferred.

式(A1)中、R1は、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。 In formula (A1), R 1 is a halogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom.

1で表されるハロゲン原子の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。 Specific examples of the halogen atom represented by R 1 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

1で表される炭素数1~20のヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、tert-ペンチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基等の炭素数1~20のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基、ノルボルニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、アダマンチル基、アダマンチルメチル基等の炭素数3~20の環式飽和ヒドロカルビル基;フェニル基、ナフチル基、アントリル基等の炭素数6~20のアリール基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。また、前記ヒドロカルビル基の水素原子の一部又は全部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、前記ヒドロカルビル基の-CH2-の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、その結果、ヒドロキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート結合、カーバメート結合、アミド結合、イミド結合、ラクトン環、スルトン環、チオラクトン環、ラクタム環、スルタム環、カルボン酸無水物(-C(=O)-O-C(=O)-)、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。 The hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert-butyl, tert-pentyl, n-pentyl, n-hexyl, n-octyl, 2-ethylhexyl, n-nonyl, and n-decyl; cyclic saturated hydrocarbyl groups having 3 to 20 carbon atoms, such as cyclopentyl, cyclohexyl, cyclopentylmethyl, cyclopentylethyl, cyclopentylbutyl, cyclohexylmethyl, cyclohexylethyl, cyclohexylbutyl, norbornyl, tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]decyl, adamantyl, and adamantylmethyl; aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, such as phenyl, naphthyl, and anthryl; and groups obtained by combining these. In addition, some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbyl group may be substituted with a group containing a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom or a halogen atom, and some of the -CH2- of the hydrocarbyl group may be substituted with a group containing a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom, and as a result, the hydrocarbyl group may contain a hydroxy group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a cyano group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, a sulfonate ester bond, a carbonate bond, a carbamate bond, an amide bond, an imide bond, a lactone ring, a sultone ring, a thiolactone ring, a lactam ring, a sultam ring, a carboxylic anhydride (-C(=O)-O-C(=O)-), a haloalkyl group, etc.

式(A1)中、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~15の飽和ヒドロカルビル基又は炭素数6~15のアリール基であり、該ヒドロカルビル基は、ヒドロキシ基又は炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基で置換されていてもよく、該アリール基は、置換基を有していてもよい。 In formula (A1), R2 and R3 each independently represent a hydrogen atom, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, the hydrocarbyl group optionally being substituted with a hydroxy group or a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, and the aryl group optionally having a substituent.

2及びR3で表される炭素数1~15の飽和ヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、tert-ペンチル基、n-ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等の炭素数1~15のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等の炭素数3~15の環式飽和ヒドロカルビル基が挙げられる。 The saturated hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms represented by R2 and R3 may be linear, branched or cyclic. Specific examples thereof include alkyl groups having 1 to 15 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, tert-pentyl, n-hexyl, 2-ethylhexyl, n-octyl, n-nonyl and n-decyl groups; and cyclic saturated hydrocarbyl groups having 3 to 15 carbon atoms, such as cyclopentyl, cyclohexyl, cyclopentylmethyl, cyclopentylethyl, cyclopentylbutyl, cyclohexylmethyl, cyclohexylethyl, cyclohexylbutyl, norbornyl and adamantyl groups.

2及びR3で表される炭素数6~15のアリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられるが、これらのうちフェニル基が好ましい。また、前記アリール基は、置換基を有していてもよく、前記置換基の具体例としては、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基等が挙げられる。 Specific examples of the aryl group having 6 to 15 carbon atoms represented by R2 and R3 include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, etc., of which a phenyl group is preferred. The aryl group may have a substituent, and specific examples of the substituent include a halogen atom, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, etc.

また、R2及びR3は、同時に水素原子になることはない。R2及びR3のいずれかが置換基を有していてもよいアリール基である場合、もう一方の置換基は水素原子であることが好ましい。 In addition, R2 and R3 cannot be hydrogen atoms at the same time. When either R2 or R3 is an aryl group which may have a substituent, the other substituent is preferably a hydrogen atom.

2及びR3は、同じ基であることが好ましく、ともにメチル基であることがより好ましい。 It is preferable that R 2 and R 3 are the same group, and it is more preferable that both are methyl groups.

また、R2及びR3は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、該環の-CH2-の一部が、-O-又は-S-で置換されていてもよい。前記環としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、ノルボルナン環、アダマンタン環、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン環、オキサノルボルナン環、チアノルボルナン環等が挙げられるが、これらに限定されない。 R2 and R3 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which they are bonded, and a part of -CH2- in the ring may be replaced by -O- or -S-. Examples of the ring include a cyclopropane ring, a cyclobutane ring, a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, a norbornane ring, an adamantane ring, a tricyclo[ 5.2.1.02,6 ]decane ring, a tetracyclo[ 6.2.1.13,6.02,7 ]dodecane ring, an oxanorbornane ring, a thianorbornane ring, and the like, but are not limited thereto.

式(A1)中、W1は、水素原子、炭素数1~10の脂肪族ヒドロカルビル基、炭素数2~10の脂肪族ヒドロカルビルカルボニル基又は炭素数6~15のアリール基であり、該アリール基は、置換基を有していてもよい。 In formula (A1), W 1 is a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aliphatic hydrocarbylcarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and the aryl group may have a substituent.

1で表される炭素数1~10の脂肪族ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基等の炭素数1~10のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3~10の環式飽和ヒドロカルビル基;ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等の炭素数2~10のアルケニル基;シクロヘキセニル基等の炭素数3~10の環式不飽和ヒドロカルビル基等が挙げられる。W1で表される炭素数6~15のアリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられるが、これらのうちフェニル基が好ましい。また、前記アリール基は、置換基を有していてもよく、前記置換基の具体例としては、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基等が挙げられる。 The aliphatic hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by W 1 may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, neopentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, 2-ethylhexyl, n-nonyl, and n-decyl; cyclic saturated hydrocarbyl groups having 3 to 10 carbon atoms, such as cyclopentyl and cyclohexyl; alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, such as vinyl, 1-propenyl, 2-propenyl, butenyl, and hexenyl; and cyclic unsaturated hydrocarbyl groups having 3 to 10 carbon atoms, such as cyclohexenyl. Specific examples of the aryl group having 6 to 15 carbon atoms represented by W1 include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, etc., among which a phenyl group is preferable. The aryl group may have a substituent, and specific examples of the substituent include a halogen atom, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, etc.

1としては、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、水素原子又はメチル基が更に好ましく、水素原子が最も好ましい。 W 1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, further preferably a hydrogen atom or a methyl group, and most preferably a hydrogen atom.

式(A1)で表されるモノマーとしては、下記式(A1-1)で表されるものが好ましい。

Figure 2024175442000012
(式中、a、RA、LA、R1、R2、R3及びW1は、前記と同じ。) The monomer represented by formula (A1) is preferably one represented by the following formula (A1-1).
Figure 2024175442000012
(In the formula, a, R A , L A , R 1 , R 2 , R 3 and W 1 are the same as defined above.)

式(A1-1)で表されるモノマーとしては、更に下記式(A1-2)で表されるものが好ましい。

Figure 2024175442000013
(式中、a、RA、LA、R1、R2及びR3は、前記と同じ。) The monomer represented by formula (A1-1) is further preferably one represented by the following formula (A1-2).
Figure 2024175442000013
(In the formula, a, R A , L A , R 1 , R 2 and R 3 are the same as defined above.)

式(A1)で表されるモノマーの具体例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RAは前記と同じであり、Meはメチル基であり、Acはアセチル基である。

Figure 2024175442000014
Specific examples of the monomer represented by formula (A1) include, but are not limited to, those shown below: In the following formula, R A is the same as above, Me is a methyl group, and Ac is an acetyl group.
Figure 2024175442000014

Figure 2024175442000015
Figure 2024175442000015

Figure 2024175442000016
Figure 2024175442000016

Figure 2024175442000017
Figure 2024175442000017

Figure 2024175442000018
Figure 2024175442000018

Figure 2024175442000019
Figure 2024175442000019

Figure 2024175442000020
Figure 2024175442000020

Figure 2024175442000021
Figure 2024175442000021

Figure 2024175442000022
Figure 2024175442000022

Figure 2024175442000023
Figure 2024175442000023

Figure 2024175442000024
Figure 2024175442000024

Figure 2024175442000025
Figure 2024175442000025

Figure 2024175442000026
Figure 2024175442000026

Figure 2024175442000027
Figure 2024175442000027

Figure 2024175442000028
Figure 2024175442000028

Figure 2024175442000029
Figure 2024175442000029

Figure 2024175442000030
Figure 2024175442000030

Figure 2024175442000031
Figure 2024175442000031

Figure 2024175442000032
Figure 2024175442000032

Figure 2024175442000033
Figure 2024175442000033

Figure 2024175442000034
Figure 2024175442000034

Figure 2024175442000035
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Figure 2024175442000036
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Figure 2024175442000037
Figure 2024175442000037

Figure 2024175442000038
Figure 2024175442000038

Figure 2024175442000039
Figure 2024175442000039

本発明のモノマーは、公知の方法で合成することができる。例として、前記式(A)において、LBがエステル結合であり、R2及びR3が同じ基であり、W1が水素原子であるモノマーA1-exについて述べるが、合成方法はこれに限定されない。

Figure 2024175442000040
(式中、a、RA、R1、R2、LA及びXLは、前記と同じ。Rxは、炭素数1~10のヒドロカルビル基である。Xhalは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。) The monomer of the present invention can be synthesized by a known method. As an example, a monomer A1-ex in which L B is an ester bond, R 2 and R 3 are the same group, and W 1 is a hydrogen atom in the above formula (A) will be described, but the synthesis method is not limited thereto.
Figure 2024175442000040
(In the formula, a, R A , R 1 , R 2 , L A and X L are the same as defined above. R x is a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms. X hal is a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.)

第1工程は、市販品又は公知の合成方法で合成可能なエステル化合物SM-1又はケトン化合物SM-2に対し、Grignard試薬を反応させ、前駆体であるジオール化合物であるPre-A1-exを得る工程である。 The first step is to react a Grignard reagent with an ester compound SM-1 or a ketone compound SM-2, which are commercially available or can be synthesized by a known synthesis method, to obtain Pre-A1-ex, which is a precursor diol compound.

反応は、公知の有機合成方法で行うことができる。具体的には、金属マグネシウムをテトラヒドロフラン(THF)やジエチルエーテル等のエーテル系溶剤に懸濁し、用いた溶剤で希釈したハロゲン化物を滴下してGrignard試薬を調製する。Grignard試薬調製の際、特にハロゲン化物が塩化物である場合は、少量の1,2-ジブロモエタンやヨウ素を少量添加してからハロゲン化物の滴下を開始することで反応を効率的に開始させることができる。調製したGrignard試薬に対し、用いた溶剤で希釈したエステル化合物SM-1又はケトン化合物SM-2を滴下する。反応温度は室温から用いる溶剤の沸点程度で行う。反応時間は、ガスクロマトグラフィー(GC)やシリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)で反応を追跡して反応を完結させることが収率の点で望ましいが、通常30分~2時間程度である。反応混合物から通常の水系処理(aqueous work-up)により、前駆体であるジオール化合物Pre-A1-exを得ることができる。得られたモノマー前駆体Pre-A1-exは、必要があれば、蒸留、クロマトグラフィー、再結晶等の常法に従って精製することができる。 The reaction can be carried out by a known organic synthesis method. Specifically, metallic magnesium is suspended in an ether solvent such as tetrahydrofuran (THF) or diethyl ether, and a halide diluted with the solvent used is added dropwise to prepare a Grignard reagent. When preparing a Grignard reagent, especially when the halide is a chloride, the reaction can be efficiently started by adding a small amount of 1,2-dibromoethane or iodine before starting the dropwise addition of the halide. The ester compound SM-1 or the ketone compound SM-2 diluted with the solvent used is added dropwise to the prepared Grignard reagent. The reaction temperature is from room temperature to the boiling point of the solvent used. The reaction time is usually about 30 minutes to 2 hours, although it is desirable to follow the reaction by gas chromatography (GC) or silica gel thin layer chromatography (TLC) to complete the reaction in terms of yield. The precursor diol compound Pre-A1-ex can be obtained from the reaction mixture by a normal aqueous work-up. If necessary, the resulting monomer precursor Pre-A1-ex can be purified by conventional methods such as distillation, chromatography, and recrystallization.

第2工程は、第1工程にて得られたジオール化合物Pre-A1-exに対し、エステル結合を介して重合性基を導入し、モノマーA1-exを得る工程である。 The second step is to introduce a polymerizable group via an ester bond into the diol compound Pre-A1-ex obtained in the first step to obtain the monomer A1-ex.

反応は、公知の有機合成方法で行うことができる。具体的には、Pre-A1-exをトリエチルアミンやピリジン等の有機塩基存在下でトルエン、ヘキサン、THF、アセトニトリル等の溶剤に溶解し、メタクリル酸クロリドやアクリル酸クロリド等の酸ハロゲン化物を滴下して反応を行う。反応速度の促進のため、4-ジメチルアミノピリジンを添加してもよい。反応温度は5℃から用いる溶剤の沸点程度で行う。反応時間は、GCやTLCで反応を追跡して反応を完結させることが収率の点で望ましいが、通常1~24時間程度である。反応混合物から通常の水系処理(aqueous work-up)によりモノマーA1-exを得ることができる。得られたモノマーA1-exは、必要があれば、蒸留、クロマトグラフィー、再結晶等の常法に従って精製することができる。 The reaction can be carried out by a known organic synthesis method. Specifically, Pre-A1-ex is dissolved in a solvent such as toluene, hexane, THF, or acetonitrile in the presence of an organic base such as triethylamine or pyridine, and an acid halide such as methacrylic acid chloride or acrylic acid chloride is added dropwise to carry out the reaction. 4-Dimethylaminopyridine may be added to accelerate the reaction rate. The reaction temperature is from 5°C to the boiling point of the solvent used. The reaction time is usually about 1 to 24 hours, although it is desirable to follow the reaction by GC or TLC and complete the reaction in terms of yield. Monomer A1-ex can be obtained from the reaction mixture by a normal aqueous work-up. The obtained monomer A1-ex can be purified by a normal method such as distillation, chromatography, or recrystallization, if necessary.

本発明のモノマーの構造的な特徴としては、ベンゼン環上の重合性基が結合する炭素原子からメタ位に酸脱水基(又は酸脱離基)が結合している点が挙げられる。酸脱水基(酸脱離基)は、酸発生剤から生成する酸と反応して脱水反応(脱離反応)を起こし、ベンジルカチオンを生成する。近傍の水素原子がプロトンとして放出されることで、ベンゼン環と共役したオレフィン構造となり疎水性となる。または、生成したベンジルカチオンに、共重合したポリマー鎖中のフェノール性ヒドロキシ基が求核攻撃することによっても疎水性が向上する。この官能基が芳香環の重合性基が結合する炭素原子からパラ位に位置する場合、酸に対する反応性が高すぎるため未露光部の官能基も脱水反応(脱離反応)を起こしてしまい、露光部・未露光部のコントラストが低下する。また、同官能基がベンゼン環に複数結合する場合は、脱水反応(脱離反応)が十分に進行せず、オレフィン構造とアルコール構造が共存したものも一部露光部に生成することが考えられる。したがって、この状態でアルカリ現像液にて現像した場合、露光部に親水性を有するアルコール構造が残ることから現像液中の水を呼びこんでしまうため、パターン形状が劣化する。本発明のモノマーは、適度な反応性を有するベンゼン環のメタ位に酸脱水基(又は酸脱離基)を有するため、露光部・未露光部の溶解コントラストが高く、良好なパターン形状を示すネガ型パターンを形成することができる。 The structural feature of the monomer of the present invention is that an acid dehydrating group (or acid leaving group) is attached to the meta position from the carbon atom to which the polymerizable group on the benzene ring is attached. The acid dehydrating group (acid leaving group) reacts with the acid generated from the acid generator to cause a dehydration reaction (elimination reaction) and generate a benzyl cation. The hydrogen atom in the vicinity is released as a proton, forming an olefin structure conjugated with the benzene ring, which becomes hydrophobic. Alternatively, the hydrophobicity is improved by a nucleophilic attack of a phenolic hydroxy group in the copolymerized polymer chain on the generated benzyl cation. If this functional group is located in the para position from the carbon atom to which the polymerizable group of the aromatic ring is attached, the reactivity to acid is too high, so the functional group in the unexposed area also undergoes a dehydration reaction (elimination reaction), and the contrast between the exposed and unexposed areas decreases. In addition, if multiple functional groups are attached to the benzene ring, the dehydration reaction (elimination reaction) does not proceed sufficiently, and it is thought that a structure in which an olefin structure and an alcohol structure coexist is also generated in some exposed areas. Therefore, if the exposed portion is developed with an alkaline developer in this state, the hydrophilic alcohol structure remains, which attracts water from the developer, resulting in a deterioration of the pattern shape. The monomer of the present invention has an acid dehydrating group (or an acid leaving group) at the meta position of the benzene ring, which has moderate reactivity, and therefore can form a negative pattern with a high dissolution contrast between the exposed and unexposed portions and a good pattern shape.

[ポリマー]
本発明のポリマーは、前述したモノマーに由来する繰り返し単位(以下、繰り返し単位A1という)を含むものである。
[polymer]
The polymer of the present invention contains a repeating unit derived from the above-mentioned monomer (hereinafter referred to as repeating unit A1).

前記ポリマーは、更に、下記式(A2)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A2ともいう。)を含んでもよい。繰り返し単位A2は、エッチング耐性を与えるとともに基板に対する密着性とアルカリ現像液に対する溶解性とを与える繰り返し単位である。

Figure 2024175442000041
The polymer may further include a repeating unit represented by the following formula (A2) (hereinafter, also referred to as repeating unit A2): The repeating unit A2 is a repeating unit that imparts etching resistance, adhesion to a substrate, and solubility in an alkaline developer.
Figure 2024175442000041

式(A2)中、b1は、0又は1である。b2は、0~2の整数であり、0のときはベンゼン骨格を、1のときはナフタレン骨格を、2のときはアントラセン骨格をそれぞれ表す。b3は、0≦b3≦5+2(b2)-b4を満たす整数である。b4は、1~3の整数である。b2が0のとき、好ましくは、b3は0~3の整数であり、b4は1~3の整数であり、b2が1又は2のとき、好ましくは、b3は0~4の整数であり、b4は1~3の整数である。 In formula (A2), b1 is 0 or 1. b2 is an integer from 0 to 2, and when it is 0, it represents a benzene skeleton, when it is 1, it represents a naphthalene skeleton, and when it is 2, it represents an anthracene skeleton. b3 is an integer satisfying 0≦b3≦5+2(b2)-b4. b4 is an integer from 1 to 3. When b2 is 0, preferably b3 is an integer from 0 to 3 and b4 is an integer from 1 to 3, and when b2 is 1 or 2, preferably b3 is an integer from 0 to 4 and b4 is an integer from 1 to 3.

式(A2)中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In formula (A2), R A is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

式(A2)中、R11は、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基である。前記飽和ヒドロカルビル基、並びに飽和ヒドロカルビルオキシ基及び飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基の飽和ヒドロカルビル部は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、これらの構造異性体等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。炭素数が上限以下であれば、アルカリ現像液に対する溶解性が良好である。b3が2以上のとき、各R11は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。 In formula (A2), R 11 is a halogen atom, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or a saturated hydrocarbylcarbonyloxy group having 2 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom. The saturated hydrocarbyl group, and the saturated hydrocarbyl part of the saturated hydrocarbyloxy group and the saturated hydrocarbylcarbonyloxy group may be linear, branched, or cyclic, and specific examples thereof include alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, butyl, pentyl, hexyl, and structural isomers thereof; cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, and cyclohexyl; and groups obtained by combining these groups. If the number of carbon atoms is equal to or less than the upper limit, the solubility in an alkaline developer is good. When b3 is 2 or more, each R 11 may be the same as or different from each other.

式(A2)中、A1は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基の-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。前記飽和ヒドロカルビレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチレン基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基、これらの構造異性体等の炭素数1~10のアルカンジイル基;シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等の炭素数3~10の環式飽和ヒドロカルビレン基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。前記飽和ヒドロカルビレン基がエーテル結合を含む場合には、式(A2)中のb1が1のときはエステル性酸素原子に対してα位の炭素原子とβ位の炭素原子との間を除くいずれの箇所に入ってもよい。また、b1が0のときは主鎖と結合する原子がエーテル性酸素原子となり、該エーテル性酸素原子に対してα位の炭素原子とβ位の炭素原子との間を除くいずれの箇所に第2のエーテル結合が入ってもよい。なお、前記飽和ヒドロカルビレン基の炭素数が10以下であれば、アルカリ現像液に対する溶解性を十分に得ることができるため好ましい。 In formula (A2), A 1 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 10 carbon atoms, and a portion of the —CH 2 — in the saturated hydrocarbylene group may be substituted with —O—. The saturated hydrocarbylene group may be linear, branched, or cyclic, and specific examples thereof include alkanediyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methylene, ethane-1,2-diyl, propane-1,3-diyl, butane-1,4-diyl, pentane-1,5-diyl, and hexane-1,6-diyl groups, and structural isomers thereof; cyclic saturated hydrocarbylene groups having 3 to 10 carbon atoms, such as cyclopropanediyl, cyclobutanediyl, cyclopentanediyl, and cyclohexanediyl groups; and groups obtained by combining these groups. When the saturated hydrocarbylene group contains an ether bond, when b1 in formula (A2) is 1, the ether bond may be inserted at any position except between the carbon atom at the α-position and the carbon atom at the β-position relative to the ester oxygen atom. When b1 is 0, the atom bonded to the main chain is an ether oxygen atom, and the second ether bond may be inserted at any position except between the carbon atom at the α-position and the carbon atom at the β-position relative to the ether oxygen atom. It is preferable that the saturated hydrocarbylene group has 10 or less carbon atoms, since sufficient solubility in an alkaline developer can be obtained.

b1が0かつA1が単結合である場合、つまり芳香環がポリマーの主鎖に直接結合している(すなわち、リンカー(-C(=O)-O-A1-)を有しない)場合、繰り返し単位A2の好ましい例としては、3-ヒドロキシスチレン、4-ヒドロキシスチレン、5-ヒドロキシ-2-ビニルナフタレン、6-ヒドロキシ-2-ビニルナフタレン等に由来する単位が挙げられる。特に、下記式(A2-1)で表される繰り返し単位が好ましい。

Figure 2024175442000042
(式中、RA及びb4は、前記と同じ。) When b1 is 0 and A 1 is a single bond, that is, when the aromatic ring is directly bonded to the main chain of the polymer (i.e., there is no linker (-C(═O)-O-A 1 -)), preferred examples of the repeating unit A2 include units derived from 3-hydroxystyrene, 4-hydroxystyrene, 5-hydroxy-2-vinylnaphthalene, 6-hydroxy-2-vinylnaphthalene, etc. In particular, the repeating unit represented by the following formula (A2-1) is preferred.
Figure 2024175442000042
(In the formula, R and b4 are the same as above.)

また、b1が1である(すなわち、リンカーとして-C(=O)-O-A1-を有する)場合、繰り返し単位A2の好ましい例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2024175442000043
(式中、RAは、前記と同じ。) Furthermore, when b1 is 1 (that is, the repeating unit A2 has --C(.dbd.O)--O-- A.sub.1-- as a linker), preferred examples of the repeating unit A2 include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2024175442000043
(In the formula, R is the same as above.)

繰り返し単位A2は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Repeating unit A2 may be used alone or in combination of two or more types.

前記ポリマーは、エッチング耐性を向上させる目的で、下記式(A3)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A3ともいう。)、下記式(A4)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A4ともいう。)及び下記式(A5)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A5ともいう。)から選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。

Figure 2024175442000044
For the purpose of improving etching resistance, the polymer may contain at least one repeating unit selected from the group consisting of a repeating unit represented by the following formula (A3) (hereinafter also referred to as repeating unit A3), a repeating unit represented by the following formula (A4) (hereinafter also referred to as repeating unit A4), and a repeating unit represented by the following formula (A5) (hereinafter also referred to as repeating unit A5).
Figure 2024175442000044

式(A3)及び(A4)中、c及びdは、それぞれ独立に、0~4の整数である。 In formulas (A3) and (A4), c and d are each independently an integer from 0 to 4.

式(A3)及び(A4)中、R21及びR22は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビルオキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基である。前記飽和ヒドロカルビル基、飽和ヒドロカルビルオキシ基及び飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。cが2以上のとき、各R21は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。dが2以上のとき、各R22は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。 In formulas (A3) and (A4), R 21 and R 22 are each independently a hydroxy group, a halogen atom, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or a saturated hydrocarbylcarbonyloxy group having 2 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom. The saturated hydrocarbyl group, saturated hydrocarbyloxy group, and saturated hydrocarbylcarbonyloxy group may be linear, branched, or cyclic. When c is 2 or more, each R 21 may be the same as or different from each other. When d is 2 or more, each R 22 may be the same as or different from each other.

式(A5)中、e1は、0又は1である。e2は、0~2の整数であり、0のときはベンゼン骨格を、1のときはナフタレン骨格を、2のときはアントラセン骨格をそれぞれ表す。e3は、0~5の整数である。e2が0のとき、e3は、好ましくは0~3の整数であり、e2が1又は2のとき、e3は、好ましくは0~4の整数である。 In formula (A5), e1 is 0 or 1. e2 is an integer from 0 to 2, and when e2 is 0, it represents a benzene skeleton, when e2 is 1, it represents a naphthalene skeleton, and when e2 is 2, it represents an anthracene skeleton. e3 is an integer from 0 to 5. When e2 is 0, e3 is preferably an integer from 0 to 3, and when e2 is 1 or 2, e3 is preferably an integer from 0 to 4.

式(A5)中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In formula (A5), R A represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

式(A5)中、R23は、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルチオヒドロカルビル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルスルフィニル基又は炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルスルホニル基である。前記飽和ヒドロカルビル基、飽和ヒドロカルビルオキシ基、飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、飽和ヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、飽和ヒドロカルビルチオヒドロカルビル基、飽和ヒドロカルビルスルフィニル基及び飽和ヒドロカルビルスルホニル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。e3が2以上のとき、各R23は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。 In formula (A5), R 23 is a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbylcarbonyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbyloxyhydrocarbyl group having 2 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbylthiohydrocarbyl group having 2 to 20 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a saturated hydrocarbylsulfinyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a saturated hydrocarbylsulfonyl group having 1 to 20 carbon atoms. The saturated hydrocarbyl group, saturated hydrocarbyloxy group, saturated hydrocarbylcarbonyloxy group, saturated hydrocarbyloxyhydrocarbyl group, saturated hydrocarbylthiohydrocarbyl group, saturated hydrocarbylsulfinyl group, and saturated hydrocarbylsulfonyl group may be linear, branched, or cyclic. When e3 is 2 or more, each R 23 may be the same as or different from each other.

23としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、これらの構造異性体等の飽和ヒドロカルビル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、これらの炭化水素部の構造異性体等の飽和ヒドロカルビルオキシ基が好ましい。これらのうち、特にメトキシ基及びエトキシ基が有用である。 R23 is preferably a halogen atom such as a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom; a saturated hydrocarbyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a structural isomer thereof; or a saturated hydrocarbyloxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, a cyclopentyloxy group, a cyclohexyloxy group, or a structural isomer thereof. Of these, a methoxy group and an ethoxy group are particularly useful.

また、飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基は、ポリマーの重合後でも容易に化学修飾法で導入することができ、ベースポリマーのアルカリ現像液に対する溶解性の微調整に用いることができる。前記飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基としては、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、プロピルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、ペンチルカルボニルオキシ基、ヘキシルカルボニルオキシ基、シクロペンチルカルボニルオキシ基、シクロヘキシルカルボニルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、これらの炭化水素部の構造異性体等が挙げられる。炭素数が20以下であれば、ベースポリマーとしてのアルカリ現像液に対する溶解性を制御・調整する効果(主に下げる効果)を適切なものとすることができ、スカム(現像欠陥)の発生を抑制することができる。 In addition, the saturated hydrocarbyl carbonyloxy group can be easily introduced by a chemical modification method even after polymerization of the polymer, and can be used to finely adjust the solubility of the base polymer in an alkaline developer. Examples of the saturated hydrocarbyl carbonyloxy group include methyl carbonyloxy group, ethyl carbonyloxy group, propyl carbonyloxy group, butyl carbonyloxy group, pentyl carbonyloxy group, hexyl carbonyloxy group, cyclopentyl carbonyloxy group, cyclohexyl carbonyloxy group, benzoyloxy group, and structural isomers of the hydrocarbon portion of these groups. If the number of carbon atoms is 20 or less, the effect of controlling and adjusting (mainly the effect of reducing) the solubility of the base polymer in an alkaline developer can be made appropriate, and the occurrence of scum (development defects) can be suppressed.

前述した好ましい置換基の中で、特にモノマーとして準備しやすく、有用に用いられる置換基としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、エチル基、メトキシ基等が挙げられる。 Among the preferred substituents mentioned above, examples of substituents that are particularly easy to prepare as monomers and are useful include chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms, methyl groups, ethyl groups, and methoxy groups.

式(A5)中、A2は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基の-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。前記飽和ヒドロカルビレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチレン基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基、これらの構造異性体等の炭素数1~10のアルカンジイル基;シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等の炭素数3~10の環式飽和ヒドロカルビレン基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。前記飽和ヒドロカルビレン基がエーテル結合を含む場合には、式(A5)中のe1が1のときはエステル性酸素原子に対してα位の炭素原子とβ位の炭素原子との間を除くいずれの箇所に入ってもよい。また、e1が0のときは主鎖と結合する原子がエーテル性酸素原子となり、該エーテル性酸素原子に対してα位の炭素原子とβ位の炭素原子との間を除くいずれの箇所に第2のエーテル結合が入ってもよい。なお、前記飽和ヒドロカルビレン基の炭素数が10以下であれば、アルカリ現像液に対する溶解性を十分に得ることができるため好ましい。 In formula (A5), A2 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 10 carbon atoms, and a part of the -CH2- of the saturated hydrocarbylene group may be replaced by -O-. The saturated hydrocarbylene group may be linear, branched, or cyclic, and specific examples thereof include alkanediyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methylene, ethane-1,2-diyl, propane-1,3-diyl, butane-1,4-diyl, pentane-1,5-diyl, hexane-1,6-diyl, and structural isomers thereof; cyclic saturated hydrocarbylene groups having 3 to 10 carbon atoms, such as cyclopropanediyl, cyclobutanediyl, cyclopentanediyl, and cyclohexanediyl; and groups obtained by combining these. When the saturated hydrocarbylene group contains an ether bond, when e1 in formula (A5) is 1, the ether bond may be inserted at any position except between the carbon atom at the α-position and the carbon atom at the β-position relative to the ester oxygen atom. When e1 is 0, the atom bonded to the main chain is an ether oxygen atom, and the second ether bond may be inserted at any position except between the carbon atom at the α-position and the carbon atom at the β-position relative to the ether oxygen atom. If the carbon number of the saturated hydrocarbylene group is 10 or less, sufficient solubility in an alkaline developer can be obtained, which is preferable.

e1が0かつA2が単結合である場合、つまり芳香環がポリマーの主鎖に直接結合した(すなわち、リンカー(-C(=O)-O-A3-)を有しない)場合、繰り返し単位A5の好ましい例としては、スチレン、4-クロロスチレン、4-メチルスチレン、4-メトキシスチレン、4-ブロモスチレン、4-アセトキシスチレン、2-ヒドロキシプロピルスチレン、2-ビニルナフタレン、3-ビニルナフタレン等に由来する単位が挙げられる。 When e1 is 0 and A2 is a single bond, that is, when the aromatic ring is directly bonded to the main chain of the polymer (i.e., there is no linker (-C(=O)-O- A3- )), preferred examples of the repeating unit A5 include units derived from styrene, 4-chlorostyrene, 4-methylstyrene, 4-methoxystyrene, 4-bromostyrene, 4-acetoxystyrene, 2-hydroxypropylstyrene, 2-vinylnaphthalene, 3-vinylnaphthalene, etc.

また、e1が1である場合(すなわち、リンカーとして-C(=O)-O-A2-を有する場合)、繰り返し単位A5の好ましい例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RAは、前記と同じである。

Figure 2024175442000045
Furthermore, when e1 is 1 (i.e., when the linker is --C(.dbd.O)--O-- A.sub.2-- ), preferred examples of the repeating unit A5 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, R.sub.A is the same as defined above.
Figure 2024175442000045

Figure 2024175442000046
Figure 2024175442000046

繰り返し単位A3~A5の少なくとも1種を前記ポリマーの構成単位として使用した場合には、芳香環が持つエッチング耐性に加えて主鎖に環構造が加わることによるエッチング耐性やパターン検査の際のEB照射耐性を高めるという効果が得られる。 When at least one of the repeating units A3 to A5 is used as a structural unit of the polymer, the addition of a ring structure to the main chain provides the effect of improving the etching resistance of the aromatic ring as well as the resistance to EB irradiation during pattern inspection.

繰り返し単位A3~A5は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Repeating units A3 to A5 may be used alone or in combination of two or more.

前記ポリマーは、更に、下記式(A6)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A6ともいう。)、下記式(A7)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A7ともいう。)、下記式(A8)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A8ともいう。)、下記式(A9)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A9ともいう。)、下記式(A10)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A10ともいう。)、下記式(A11)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A11ともいう。)、下記式(A12)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A12ともいう。)及び下記式(A13)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A13ともいう。)から選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。この場合、酸拡散を効果的に抑制することができ、解像性が向上し、かつ、LERの低減されたパターンを得ることができる。

Figure 2024175442000047
The polymer may further include at least one selected from the repeating unit represented by the following formula (A6) (hereinafter also referred to as repeating unit A6), the repeating unit represented by the following formula (A7) (hereinafter also referred to as repeating unit A7), the repeating unit represented by the following formula (A8) (hereinafter also referred to as repeating unit A8), the repeating unit represented by the following formula (A9) (hereinafter also referred to as repeating unit A9), the repeating unit represented by the following formula (A10) (hereinafter also referred to as repeating unit A10), the repeating unit represented by the following formula (A11) (hereinafter also referred to as repeating unit A11), the repeating unit represented by the following formula (A12) (hereinafter also referred to as repeating unit A12), and the repeating unit represented by the following formula (A13) (hereinafter also referred to as repeating unit A13). In this case, acid diffusion can be effectively suppressed, and a pattern with improved resolution and reduced LER can be obtained.
Figure 2024175442000047

式(A6)~(A13)中、RBは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。X1は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基若しくはこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基、-O-X11-、-C(=O)-O-X11-又は-C(=O)-NH-X11-であり、X11は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。X2は、それぞれ独立に、単結合又は-X21-C(=O)-O-であり、X21は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビレン基である。X3は、それぞれ独立に、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基、-O-X31-、-C(=O)-O-X31-又は-C(=O)-NH-X31-であり、X31は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~20の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。X4は、それぞれ独立に、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~30のヒドロカルビレン基である。f1及びf2は、それぞれ独立に、0又は1であるが、X4が単結合のとき、f1及びf2は、0である。 In formulae (A6) to (A13), R B is independently a hydrogen atom or a methyl group. Each X 1 is independently a single bond, an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group, or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining these, -O-X 11 -, -C(═O)-O-X 11 -, or -C(═O)-NH-X 11 -, where X 11 is an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group, or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining these, and may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond, or a hydroxyl group. Each X 2 is independently a single bond or -X 21 -C(═O)-O-, where X 21 is a hydrocarbylene group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom. X 3 is each independently a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, a phenylene group substituted with a trifluoromethyl group, -O-X 31 -, -C(=O)-O-X 31 - or -C(=O)-NH-X 31 -, and X 31 is an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, a phenylene group substituted with a trifluoromethyl group, or a group having 7 to 20 carbon atoms obtained by combining these, and may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond, or a hydroxyl group. X 4 is each independently a single bond or a hydrocarbylene group having 1 to 30 carbon atoms which may contain a heteroatom. f1 and f2 are each independently 0 or 1, and when X 4 is a single bond, f1 and f2 are 0.

式(A6)及び(A10)中、Xa-は、非求核性対向イオンである。Xa-で表される非求核性対向イオンの例としては、特開2010-113209号公報や特開2007-145797号公報に記載されたものが挙げられる。 In formulae (A6) and (A10), Xa is a non-nucleophilic counter ion. Examples of the non-nucleophilic counter ion represented by Xa include those described in JP-A Nos. 2010-113209 and 2007-145797.

式(A7)及び(A11)中、X2が-X21-C(=O)-O-のとき、X21で表されるヘテロ原子を含んでいてもよいヒドロカルビレン基としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2024175442000048
(式中、破線は、結合手である。) In formulas (A7) and (A11), when X 2 is —X 21 —C(═O)—O—, examples of the hydrocarbylene group which may contain a heteroatom represented by X 21 include, but are not limited to, the following:
Figure 2024175442000048
(In the formula, the dashed lines represent bonds.)

式(A7)及び(A11)中、RHFは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。繰り返し単位A7及びA11において、RHFが水素原子である場合の具体例としては、特開2010-116550号公報に記載されたものが挙げられ、RHFがトリフルオロメチル基である場合の具体例としては、特開2010-77404号公報に記載されたものが挙げられる。繰り返し単位A8及びA12としては、特開2012-246265号公報や特開2012-246426号公報に記載されたものが挙げられる。 In formulae (A7) and (A11), R HF is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group. In the repeating units A7 and A11, specific examples of the repeating units in which R HF is a hydrogen atom include those described in JP-A-2010-116550, and specific examples of the repeating units in which R HF is a trifluoromethyl group include those described in JP-A-2010-77404. Examples of the repeating units A8 and A12 include those described in JP-A-2012-246265 and JP-A-2012-246426.

式(A6)及び(A10)中、Xa-は、非求核性対向イオンである。Xa-で表される非求核性対向イオンの例としては、特開2010-113209号公報や特開2007-145797号公報に記載されたものが挙げられる。 In formulae (A6) and (A10), Xa is a non-nucleophilic counter ion. Examples of the non-nucleophilic counter ion represented by Xa include those described in JP-A Nos. 2010-113209 and 2007-145797.

繰り返し単位A9及びA13を与えるモノマーのアニオンの好ましい例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2024175442000049
Preferred examples of the anion of the monomer that provides the repeating units A9 and A13 include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2024175442000049

Figure 2024175442000050
Figure 2024175442000050

式(A6)~(A13)中、R31~R48は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、式(A1)の説明においてR1で表されるヒドロカルビル基として例示したものと同様のものが挙げられる。また、前記ヒドロカルビル基の水素原子の一部又は全部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、前記ヒドロカルビル基の-CH2-の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、その結果、ヒドロキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、ニトロ基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート結合、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物(-C(=O)-O-C(=O)-)、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。 In formulae (A6) to (A13), R 31 to R 48 are each independently a halogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include the same as those exemplified as the hydrocarbyl group represented by R 1 in the explanation of formula (A1). In addition, some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbyl group may be substituted with a group containing a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom or a halogen atom, and some of the -CH2- of the hydrocarbyl group may be substituted with a group containing a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom, and as a result, the hydrocarbyl group may contain a hydroxy group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a cyano group, a nitro group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, a sulfonate ester bond, a carbonate bond, a lactone ring, a sultone ring, a carboxylic anhydride (-C(=O)-O-C(=O)-), a haloalkyl group, etc.

また、R31及びR32が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよく、R33及びR34、R36及びR37、又はR39及びR40が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。このとき形成される環としては、下記式で表されるもの等が挙げられる。

Figure 2024175442000051
(式中、破線は、結合手である。) In addition, R 31 and R 32 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded, and R 33 and R 34 , R 36 and R 37 , or R 39 and R 40 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. Examples of the ring formed in this case include those represented by the following formula.
Figure 2024175442000051
(In the formula, the dashed lines represent bonds.)

繰り返し単位A7~A9のスルホニウムカチオンの具体例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2024175442000052
Specific examples of the sulfonium cations in the repeating units A7 to A9 include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2024175442000052

Figure 2024175442000053
Figure 2024175442000053

Figure 2024175442000054
Figure 2024175442000054

Figure 2024175442000055
Figure 2024175442000055

Figure 2024175442000056
Figure 2024175442000056

Figure 2024175442000057
Figure 2024175442000057

Figure 2024175442000058
Figure 2024175442000058

Figure 2024175442000059
Figure 2024175442000059

Figure 2024175442000060
Figure 2024175442000060

Figure 2024175442000061
Figure 2024175442000061

Figure 2024175442000062
Figure 2024175442000062

Figure 2024175442000063
Figure 2024175442000063

Figure 2024175442000064
Figure 2024175442000064

Figure 2024175442000065
Figure 2024175442000065

Figure 2024175442000066
Figure 2024175442000066

Figure 2024175442000067
Figure 2024175442000067

Figure 2024175442000068
Figure 2024175442000068

Figure 2024175442000069
Figure 2024175442000069

Figure 2024175442000070
Figure 2024175442000070

Figure 2024175442000071
Figure 2024175442000071

Figure 2024175442000072
Figure 2024175442000072

Figure 2024175442000073
Figure 2024175442000073

Figure 2024175442000074
Figure 2024175442000074

Figure 2024175442000075
Figure 2024175442000075

Figure 2024175442000076
Figure 2024175442000076

Figure 2024175442000077
Figure 2024175442000077

繰り返し単位A11~A13のヨードニウムカチオンの具体例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2024175442000078
Specific examples of the iodonium cations in the repeating units A11 to A13 include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2024175442000078

Figure 2024175442000079
Figure 2024175442000079

繰り返し単位A6~A13は、高エネルギー線の照射により酸を発生させる単位である。これらの単位がポリマー中に含まれることで、酸拡散が適度に抑制され、LERが低減されたパターンを得ることができると考えられる。また、これらの単位がポリマーに含まれていることで、真空中でのベーク時に、露光部から酸が揮発し、未露光部へ再付着するという現象が抑制され、LERの低減や、未露光部での望まないネガ化反応抑制による欠陥の低減等に効果的であると考えられる。 Repeating units A6 to A13 are units that generate acid when irradiated with high-energy rays. It is believed that the inclusion of these units in the polymer appropriately suppresses acid diffusion, making it possible to obtain a pattern with reduced LER. In addition, the inclusion of these units in the polymer suppresses the phenomenon in which acid volatilizes from exposed areas and reattaches to unexposed areas during baking in a vacuum, which is believed to be effective in reducing LER and reducing defects caused by suppressing undesired negative reactions in unexposed areas.

繰り返し単位A6~A13は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Repeating units A6 to A13 may be used alone or in combination of two or more.

前記ポリマーは、レジスト膜の特性の微調整を行うため、ラクトン構造、フェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基等の密着性基を持つ(メタ)アクリル酸エステル単位やその他の繰り返し単位を含んでもよい。 The polymer may contain (meth)acrylic acid ester units or other repeating units having adhesive groups such as lactone structures and hydroxy groups other than phenolic hydroxy groups in order to fine-tune the properties of the resist film.

前記密着性基を持つ(メタ)アクリル酸エステル単位の例として、下記式(A14)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A14ともいう。)、下記式(A15)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A15ともいう。)及び下記式(A16)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位A16ともいう。)が挙げられる。これらの単位は、酸性を示さず、基板に対する密着性を与える単位や溶解性を調整する単位として補助的に用いることができる。

Figure 2024175442000080
Examples of the (meth)acrylic acid ester unit having the adhesive group include a repeating unit represented by the following formula (A14) (hereinafter also referred to as repeating unit A14), a repeating unit represented by the following formula (A15) (hereinafter also referred to as repeating unit A15), and a repeating unit represented by the following formula (A16) (hereinafter also referred to as repeating unit A16). These units do not exhibit acidity and can be used auxiliary as units that impart adhesion to a substrate or units that adjust solubility.
Figure 2024175442000080

式(A14)~(A16)中、RAは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R51は、-O-又はメチレン基である。R52は、水素原子又はヒドロキシ基である。R53は、炭素数1~4の飽和ヒドロカルビル基である。kは、0~3の整数である。繰り返し単位A14~A16は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 In formulae (A14) to (A16), R A is each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 51 is -O- or a methylene group. R 52 is a hydrogen atom or a hydroxy group. R 53 is a saturated hydrocarbyl group having 1 to 4 carbon atoms. k is an integer from 0 to 3. The repeating units A14 to A16 may be used alone or in combination of two or more types.

前記ポリマー中、繰り返し単位A1の含有量は、ネガ化反応を促進させる効果を得るため、5~70モル%が好ましく、10~60モル%がより好ましい。また、繰り返し単位A2の含有量は、高解像性を得る目的で高エネルギー線照射によってネガ化される部分と照射されない部分(ネガ化されない部分)に高コントラストを引き出すため、30~95モル%が好ましく、50~85モル%がより好ましい。繰り返し単位A3~A5の含有量は、エッチング耐性を向上させるという効果を得るため、0~30モル%が好ましく、3~20モル%がより好ましい。なお、他の繰り返し単位を0~30モル%、好ましくは0~20モル%含んでもよい。 In the polymer, the content of repeating unit A1 is preferably 5 to 70 mol%, more preferably 10 to 60 mol%, in order to obtain the effect of promoting the negativization reaction. The content of repeating unit A2 is preferably 30 to 95 mol%, more preferably 50 to 85 mol%, in order to obtain high contrast between the part that is negated by high-energy radiation irradiation and the part that is not irradiated (part that is not negated) in order to obtain high resolution. The content of repeating units A3 to A5 is preferably 0 to 30 mol%, more preferably 3 to 20 mol%, in order to obtain the effect of improving etching resistance. Note that other repeating units may be contained in an amount of 0 to 30 mol%, preferably 0 to 20 mol%.

前記ポリマーが繰り返し単位A6~A13を含まない場合、前記ポリマー中の繰り返し単位A2の含有量は、25~95モル%が好ましく、40~85モル%がより好ましい。繰り返し単位A3~A5の含有量は、0~30モル%が好ましく、3~20モル%がより好ましい。繰り返し単位A5の含有量は、5~70モル%が好ましく、10~60モル%がより好ましい。なお、他の繰り返し単位を0~30モル%、好ましくは0~20モル%含んでもよい。 When the polymer does not contain repeating units A6 to A13, the content of repeating unit A2 in the polymer is preferably 25 to 95 mol%, more preferably 40 to 85 mol%. The content of repeating units A3 to A5 is preferably 0 to 30 mol%, more preferably 3 to 20 mol%. The content of repeating unit A5 is preferably 5 to 70 mol%, more preferably 10 to 60 mol%. The polymer may contain other repeating units in an amount of 0 to 30 mol%, preferably 0 to 20 mol%.

前記ポリマーが繰り返し単位A6~A13を含む場合、前記ポリマー中の繰り返し単位A2の含有量は、25~94.5モル%が好ましく、36~85モル%がより好ましい。繰り返し単位A3~A5の含有量は、0~30モル%が好ましく、3~20モル%がより好ましい。繰り返し単位A5の含有量は、5~70モル%が好ましく、10~60モル%がより好ましい。また、繰り返し単位A1~A5の含有量の合計は、60~99.5モル%が好ましい。繰り返し単位A6~A13の含有量は、0.5~20モル%が好ましく、1~10モル%がより好ましい。なお、他の繰り返し単位を0~30モル%、好ましくは0~20モル%含んでもよい。 When the polymer contains repeating units A6 to A13, the content of repeating unit A2 in the polymer is preferably 25 to 94.5 mol%, more preferably 36 to 85 mol%. The content of repeating units A3 to A5 is preferably 0 to 30 mol%, more preferably 3 to 20 mol%. The content of repeating unit A5 is preferably 5 to 70 mol%, more preferably 10 to 60 mol%. The total content of repeating units A1 to A5 is preferably 60 to 99.5 mol%. The content of repeating units A6 to A13 is preferably 0.5 to 20 mol%, more preferably 1 to 10 mol%. The polymer may contain other repeating units in an amount of 0 to 30 mol%, preferably 0 to 20 mol%.

前記ポリマーは、公知の方法によって、必要に応じて保護基で保護した各モノマーを共重合させ、その後必要に応じて脱保護反応を行うことで合成することができる。共重合反応は、特に限定されないが、好ましくはラジカル重合、アニオン重合である。これらの方法については、国際公開第2006/121096号、特開2008-102383号公報、特開2008-304590号公報、特開2004-115630号公報を参考にすることができる。 The polymer can be synthesized by copolymerizing each monomer, which is protected with a protecting group as necessary, by a known method, and then carrying out a deprotection reaction as necessary. The copolymerization reaction is not particularly limited, but is preferably radical polymerization or anionic polymerization. For these methods, reference can be made to WO 2006/121096, JP 2008-102383 A, JP 2008-304590 A, and JP 2004-115630 A.

[化学増幅ネガ型レジスト組成物]
本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物は、(A)前述したポリマーを含むベースポリマーを含むものである。
[Chemically amplified negative resist composition]
The chemically amplified negative resist composition of the present invention contains (A) a base polymer containing the above-mentioned polymer.

このとき、前記ポリマーにおいて、繰り返し単位A1~A5は、全繰り返し単位中、60モル%以上を占めることが好ましく、70モル%以上を占めることがより好ましく、更に好ましくは80モル%以上である。これによって、本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物として必要となる特性が確実に得られる。 In this case, in the polymer, the repeating units A1 to A5 preferably account for 60 mol % or more of the total repeating units, more preferably 70 mol % or more, and even more preferably 80 mol % or more. This ensures that the properties required for the chemically amplified negative resist composition of the present invention are obtained.

前記ポリマーは、重量平均分子量(Mw)が1000~50000であることが好ましく、2000~20000であることが更に好ましい。Mwが1000以上であれば、従来知られているように、パターンの頭が丸くなって解像力が低下するとともに、LERが劣化するといった現象が生じるおそれがない。一方、Mwが50000以下であれば、特にパターン線幅が100nm以下のパターンを形成する場合においてLERが増大するおそれがない。なお、本発明においてMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算測定値である。 The polymer preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 1000 to 50000, more preferably 2000 to 20000. If Mw is 1000 or more, there is no risk of the phenomenon of the pattern head becoming rounded, reducing the resolution and deteriorating the LER, as is conventionally known. On the other hand, if Mw is 50000 or less, there is no risk of the LER increasing, especially when forming a pattern with a pattern line width of 100 nm or less. In the present invention, Mw is a polystyrene-equivalent measured value obtained by gel permeation chromatography (GPC).

前記ポリマーは、分子量分布(Mw/Mn)が1.0~2.0、特に1.0~1.8と狭分散であることが好ましい。このように狭分散である場合には、現像後、パターン上に異物が生じたり、パターンの形状が悪化したりすることがない。 The polymer preferably has a narrow molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.0 to 2.0, and particularly 1.0 to 1.8. If the polymer has such a narrow distribution, no foreign matter will be produced on the pattern after development, and the shape of the pattern will not deteriorate.

(A)ベースポリマーとしては、組成比率、Mw、Mw/Mnが異なる2つ以上のポリマーを含んでもよい。特に、繰り返し単位A6~A13を含まないポリマーと、繰り返し単位A6~A13を含むポリマーとを併用してもよい。この場合、本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物中、繰り返し単位A6~A13を含まないポリマーの含有量は、繰り返し単位A6~A13を含むポリマー100質量部に対し、2~5000質量部が好ましく、10~1000質量部がより好ましい。 The (A) base polymer may contain two or more polymers with different composition ratios, Mw, and Mw/Mn. In particular, a polymer that does not contain repeating units A6 to A13 may be used in combination with a polymer that contains repeating units A6 to A13. In this case, the content of the polymer that does not contain repeating units A6 to A13 in the chemically amplified negative resist composition of the present invention is preferably 2 to 5,000 parts by mass, and more preferably 10 to 1,000 parts by mass, per 100 parts by mass of the polymer that does not contain repeating units A6 to A13.

化学増幅ネガ型レジスト組成物をマスク作製に使用する場合、最先端世代における塗布膜厚は150nm以下、好ましくは100nm以下である。前記ベースポリマーのアルカリ現像液(例えば、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液)に対する溶解速度は、一般的にレジスト残渣による欠陥をより少なくするため強現像プロセスである場合が多く、微細パターンを形成させるために、好ましくは80nm/秒以下、より好ましくは50nm/秒以下である。また、例えばウエハーからLSIチップを作製する場合において、EUV露光プロセスにて本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物を使用する際には、50nm以下といった細線をパターニングする必要があるため塗布膜厚を100nm以下にする場合が多く、薄膜であるが故に現像によってパターンの劣化が考えられることから、使用するポリマーの溶解速度は、好ましくは80nm/秒以下、より好ましくは50nm/秒以下である。 When the chemically amplified negative resist composition is used to prepare a mask, the coating thickness in the most advanced generation is 150 nm or less, preferably 100 nm or less. The dissolution rate of the base polymer in an alkaline developer (e.g., a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH)) is preferably 80 nm/sec or less, more preferably 50 nm/sec or less, in order to form a fine pattern, which is generally a strong development process to reduce defects caused by resist residues. Also, for example, when preparing an LSI chip from a wafer, when the chemically amplified negative resist composition of the present invention is used in an EUV exposure process, it is necessary to pattern fine lines of 50 nm or less, so the coating thickness is often 100 nm or less, and since the pattern may deteriorate due to development due to the thin film, the dissolution rate of the polymer used is preferably 80 nm/sec or less, more preferably 50 nm/sec or less.

[(B)酸発生剤]
本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物は、(B)成分として酸発生剤を含んでもよい。このような酸発生剤としては、例えば、活性光線又は放射線に感応して酸を発生する化合物(光酸発生剤)が挙げられる。光酸発生剤としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であれば、特に限定されない。好適な光酸発生剤としては、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、N-スルホニルオキシイミド、オキシム-O-スルホネート型酸発生剤等がある。
[(B) Acid Generator]
The chemically amplified negative resist composition of the present invention may contain an acid generator as component (B). Examples of such acid generators include compounds (photoacid generators) that generate an acid in response to actinic rays or radiation. There are no particular limitations on the photoacid generator, so long as it is a compound that generates an acid upon exposure to high-energy rays. Suitable photoacid generators include sulfonium salts, iodonium salts, sulfonyldiazomethane, N-sulfonyloxyimide, and oxime-O-sulfonate-type acid generators.

前記光酸発生剤の具体例としては、ノナフルオロブタンスルホネートや、特開2012-189977号公報の段落[0247]~[0251]に記載の部分フッ素化スルホネート、特開2013-101271号公報の段落[0261]~[0265]に記載の部分フッ素化スルホネート、特開2008-111103号公報の段落[0122]~[0142]、特開2010-215608号公報の段落[0080]~[0081]に記載されたもの等が挙げられる。これらの中でも、アリールスルホネート型又はアルカンスルホネート型の光酸発生剤が、後述する(C)架橋剤と(A)ベースポリマーとを反応させるのに適度な強度の酸を発生させるため好ましい。 Specific examples of the photoacid generator include nonafluorobutanesulfonate, the partially fluorinated sulfonates described in paragraphs [0247] to [0251] of JP-A-2012-189977, the partially fluorinated sulfonates described in paragraphs [0261] to [0265] of JP-A-2013-101271, the partially fluorinated sulfonates described in paragraphs [0122] to [0142] of JP-A-2008-111103, and the ones described in paragraphs [0080] to [0081] of JP-A-2010-215608. Among these, arylsulfonate-type or alkane sulfonate-type photoacid generators are preferred because they generate an acid of suitable strength for reacting the crosslinking agent (C) described below with the base polymer (A).

また、光酸発生剤を後述する(E)成分のクエンチャーと組み合わせせることでLERを改善するという効果を得るため、光酸発生剤から発生する酸のpKaは、-3.0以上であり、-3.0~2.0の範囲であることが好ましく、-2.0~1.5の範囲であることがより好ましい。 In addition, in order to obtain the effect of improving the LER by combining the photoacid generator with a quencher, component (E), described below, the pKa of the acid generated from the photoacid generator is -3.0 or more, preferably in the range of -3.0 to 2.0, and more preferably in the range of -2.0 to 1.5.

このような酸発生剤としては、以下に示す構造のアニオンを有する化合物が好ましい。対をなすカチオンとしては、繰り返し単位A7~A9のスルホニウムカチオンの具体例として例示したものや、繰り返し単位A11~A13中のヨードニウムカチオンの具体例として例示したものが挙げられる。

Figure 2024175442000081
Such an acid generator is preferably a compound having an anion of the structure shown below: Examples of the counter cation include those exemplified as specific examples of the sulfonium cation in the repeating units A7 to A9 and those exemplified as specific examples of the iodonium cation in the repeating units A11 to A13.
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本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物が(B)酸発生剤を含む場合、その含有量は、(A)ベースポリマー80質量部に対し、1~30質量部が好ましく、2~20質量部がより好ましい。なお、ベースポリマーが繰り返し単位A6~A13を含む場合(すなわち、ポリマーバウンド型酸発生剤である場合)には、(B)酸発生剤の配合を省略してもよい。(B)酸発生剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 When the chemically amplified negative resist composition of the present invention contains the acid generator (B), the content thereof is preferably 1 to 30 parts by mass, and more preferably 2 to 20 parts by mass, relative to 80 parts by mass of the base polymer (A). When the base polymer contains repeating units A6 to A13 (i.e., when it is a polymer-bound acid generator), the incorporation of the acid generator (B) may be omitted. The acid generator (B) may be used alone or in combination of two or more types.

[(C)架橋剤]
本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物は、(C)成分として架橋剤を含んでもよい。前記架橋剤の具体例としては、メチロール基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの基で置換された、エポキシ化合物、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物又はウレア化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物、アルケニルオキシ基等の二重結合を含む化合物等が挙げられる。これらは、添加剤として用いてもよく、ポリマー側鎖にペンダント基として導入してもよい。また、ヒドロキシ基を含む化合物も架橋剤として用いることができる。
[(C) Crosslinking Agent]
The chemically amplified negative resist composition of the present invention may contain a crosslinking agent as component (C).Specific examples of the crosslinking agent include epoxy compounds, melamine compounds, guanamine compounds, glycoluril compounds or urea compounds, isocyanate compounds, azide compounds, and compounds containing double bonds such as alkenyloxy groups, which are substituted with at least one group selected from methylol groups, alkoxymethyl groups, and acyloxymethyl groups.These may be used as additives, or may be introduced as pendant groups into polymer side chains.Also, compounds containing hydroxyl groups may be used as crosslinking agents.

前記エポキシ化合物としては、トリス(2,3-エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリメチロールメタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリエチロールエタントリグリシジルエーテル等が挙げられる。 Examples of the epoxy compound include tris(2,3-epoxypropyl)isocyanurate, trimethylolmethane triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, and triethylolethane triglycidyl ether.

前記メラミン化合物としては、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミン等の1~6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミン等の1~6個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。 Examples of the melamine compounds include compounds in which 1 to 6 methylol groups are methoxymethylated, such as hexamethylol melamine, hexamethoxymethyl melamine, and hexamethylol melamine, or mixtures thereof; and compounds in which 1 to 6 methylol groups are acyloxymethylated, such as hexamethoxyethyl melamine, hexaacyloxymethyl melamine, and hexamethylol melamine, or mixtures thereof.

前記グアナミン化合物としては、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミン等の1~4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシグアナミン、テトラメチロールグアナミン等の1~4個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。 Examples of the guanamine compound include compounds in which 1 to 4 methylol groups are methoxymethylated, such as tetramethylol guanamine, tetramethoxymethyl guanamine, and tetramethylol guanamine, or mixtures thereof; and compounds in which 1 to 4 methylol groups are acyloxymethylated, such as tetramethoxyethyl guanamine, tetraacyloxy guanamine, and tetramethylol guanamine, or mixtures thereof.

前記グリコールウリル化合物としては、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリル等の1~4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメチロールグリコールウリルの1~4個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。 Examples of the glycoluril compound include compounds in which 1 to 4 methylol groups are methoxymethylated, such as tetramethylol glycoluril, tetramethoxymethyl glycoluril, and tetramethylol glycoluril, or mixtures thereof, and compounds in which 1 to 4 methylol groups are acyloxymethylated, such as tetramethylol glycoluril, tetramethoxymethyl glycoluril, and mixtures thereof.

前記ウレア化合物としては、テトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレア等の1~4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルウレア等が挙げられる。 Examples of the urea compounds include tetramethylol urea, tetramethoxymethyl urea, tetramethylol urea, and other compounds in which one to four methylol groups are methoxymethylated, or mixtures thereof, tetramethoxyethyl urea, etc.

前記イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。 Examples of the isocyanate compound include tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, etc.

前記アジド化合物としては、1,1'-ビフェニル-4,4'-ビスアジド、4,4'-メチリデンビスアジド、4,4'-オキシビスアジド等が挙げられる。 Examples of the azide compound include 1,1'-biphenyl-4,4'-bisazide, 4,4'-methylidenebisazide, and 4,4'-oxybisazide.

前記アルケニルオキシ基を含む化合物としては、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,2-プロパンジオールジビニルエーテル、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4-シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル等が挙げられる。 Examples of compounds containing the alkenyloxy group include ethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, 1,2-propanediol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanediol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, sorbitol tetravinyl ether, sorbitol pentavinyl ether, and trimethylolpropane trivinyl ether.

本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物中、(C)架橋剤の含有量は、(A)ベースポリマー80質量部に対し、0.1~50質量部が好ましく、1~30質量部がより好ましい。前記範囲であれば、パターン間がつながり、解像度が低下するおそれが少ない。(C)架橋剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 In the chemically amplified negative resist composition of the present invention, the content of the crosslinking agent (C) is preferably 0.1 to 50 parts by mass, more preferably 1 to 30 parts by mass, per 80 parts by mass of the base polymer (A). Within this range, there is little risk of patterns being connected together and the resolution being reduced. The crosslinking agent (C) may be used alone or in combination of two or more types.

[(D)フッ素原子含有ポリマー]
本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物は、高コントラスト化や、高エネルギー線照射における酸のケミカルフレアを抑制し、帯電防止膜材料をレジスト膜上に塗布するプロセスにおける帯電防止膜からの酸のミキシングを遮蔽し、予期しない不要なパターン劣化を抑制する目的で、(D)成分として、下記式(D1)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位D1ともいう。)、下記式(D2)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位D2ともいう。)、下記式(D3)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位D3ともいう。)及び下記式(D4)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位D4ともいう。)から選ばれる少なくとも1種を含み、更に下記式(D5)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位D5ともいう。)及び下記式(D6)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位D6ともいう。)から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよいフッ素原子含有ポリマーを含んでもよい。前記フッ素原子含有ポリマーは、界面活性剤の機能も有することから、現像プロセス中に生じ得る不溶物の基板への再付着を防止できるため、現像欠陥に対する効果も発揮する。

Figure 2024175442000142
[(D) Fluorine Atom-Containing Polymer]
The chemically amplified negative resist composition of the present invention, for the purposes of increasing contrast, suppressing chemical flare of acid upon irradiation with high-energy rays, shielding mixing of acid from an antistatic film in the process of applying an antistatic film material onto a resist film, and suppressing unexpected and unnecessary pattern deterioration, may contain, as the component (D), a fluorine atom-containing polymer that contains at least one selected from a repeating unit represented by the following formula (D1) (hereinafter also referred to as repeating unit D1), a repeating unit represented by the following formula (D2) (hereinafter also referred to as repeating unit D2), a repeating unit represented by the following formula (D3) (hereinafter also referred to as repeating unit D3), and a repeating unit represented by the following formula (D4) (hereinafter also referred to as repeating unit D4), and may further contain at least one selected from a repeating unit represented by the following formula (D5) (hereinafter also referred to as repeating unit D5) and a repeating unit represented by the following formula (D6) (hereinafter also referred to as repeating unit D6). The fluorine atom-containing polymer also functions as a surfactant, and is therefore effective against development defects since it can prevent insoluble matter from re-adhering to the substrate during the development process.
Figure 2024175442000142

式(D1)~(D6)中、xは、1~3の整数である。yは、0≦y≦5+2z-xを満たす整数である。zは、0又は1である。gは、1~3の整数である。RCは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。RDは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。R101、R102、R104及びR105は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビル基である。R103、R106、R107及びR108は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~15のヒドロカルビル基、炭素数1~15のフッ素化ヒドロカルビル基又は酸不安定基であり、R103、R106、R107及びR108がヒドロカルビル基又はフッ素化ヒドロカルビル基のとき、炭素-炭素結合間に、エーテル結合又はカルボニル基が介在していてもよい。R109は、水素原子、又は炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。R110は、炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状又は分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。R111は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基であり、前記飽和ヒドロカルビル基の-CH2-の一部が、エステル結合又はエーテル結合で置換されていてもよい。Z1は、炭素数1~20の(g+1)価の炭化水素基又は炭素数1~20の(g+1)価のフッ素化炭化水素基である。Z2は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。Z3は、単結合、-O-、*-C(=O)-O-Z31-Z32-又は*-C(=O)-NH-Z31-Z32-である。Z31は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基である。Z32は、単結合、エステル結合、エーテル結合又はスルホンアミド結合である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。 In formulas (D1) to (D6), x is an integer of 1 to 3. y is an integer satisfying 0≦y≦5+2z−x. z is 0 or 1. g is an integer of 1 to 3. Each R C is independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. Each R D is independently a hydrogen atom or a methyl group. R 101 , R 102 , R 104 , and R 105 are independently a hydrogen atom or a saturated hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms. R 103 , R 106 , R 107 and R 108 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms, a fluorinated hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms or an acid labile group, and when R 103 , R 106 , R 107 and R 108 are a hydrocarbyl group or a fluorinated hydrocarbyl group, an ether bond or a carbonyl group may be present between the carbon-carbon bonds. R 109 is a hydrogen atom or a linear or branched hydrocarbyl group having 1 to 5 carbon atoms which may be interposed by a group containing a hetero atom between the carbon-carbon bonds. R 110 is a linear or branched hydrocarbyl group having 1 to 5 carbon atoms which may be interposed by a group containing a hetero atom between the carbon-carbon bonds. R 111 is a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and a part of the -CH 2 - of the saturated hydrocarbyl group may be substituted with an ester bond or an ether bond. Z 1 is a (g+1)-valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a (g+1)-valent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. Z 2 is a single bond, *-C(═O)-O-, or *-C(═O)-NH-. Z 3 is a single bond, -O-, *-C(═O)-O-Z 31 -Z 32 -, or *-C(═O)-NH-Z 31 -Z 32 -. Z 31 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 10 carbon atoms. Z 32 is a single bond, an ester bond, an ether bond, or a sulfonamide bond. * indicates a bond to a carbon atom in the main chain.

式(D1)及び(D2)中、R101、R102、R104及びR105で表される炭素数1~10の飽和ヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-へプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等の炭素数1~10のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基等の炭素数3~10の環式飽和ヒドロカルビル基が挙げられる。これらのうち、炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基が好ましい。 In formulas (D1) and (D2), the saturated hydrocarbyl groups having 1 to 10 carbon atoms represented by R 101 , R 102 , R 104 and R 105 may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl and n-decyl groups; and cyclic saturated hydrocarbyl groups having 3 to 10 carbon atoms, such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, adamantyl and norbornyl groups. Of these, saturated hydrocarbyl groups having 1 to 6 carbon atoms are preferred.

式(D1)~(D4)中、R103、R106、R107及びR108で表される炭素数1~15のヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、炭素数1~15のアルキル基、炭素数2~15のアルケニル基、炭素数2~15のアルキニル基等が挙げられるが、炭素数1~15のアルキル基が好ましい。前記アルキル基としては、前述したもののほか、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基等が挙げられる。また、フッ素化ヒドロカルビル基としては、前述したヒドロカルビル基の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基が挙げられる。 In formulas (D1) to (D4), the hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms represented by R 103 , R 106 , R 107 and R 108 may be any of linear, branched and cyclic, and specific examples thereof include an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms and an alkynyl group having 2 to 15 carbon atoms, with an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms being preferred. Examples of the alkyl group include, in addition to those mentioned above, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, an n-nonyl group, an n-decyl group, an n-undecyl group, an n-dodecyl group, an n-tridecyl group, an n-tetradecyl group and an n-pentadecyl group. Furthermore, examples of the fluorinated hydrocarbyl group include groups in which some or all of the hydrogen atoms bonded to carbon atoms of the aforementioned hydrocarbyl groups have been substituted with fluorine atoms.

式(D4)中、Z1で表される炭素数1~20の(g+1)価の炭化水素基としては、炭素数1~20のアルキル基又は炭素数3~20の環式飽和ヒドロカルビル基から更に水素原子をg個除いた基が挙げられる。また、Z1で表される炭素数1~20の(g+1)価のフッ素化炭化水素基としては、前述した(g+1)価の炭化水素基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された基が挙げられる。 In formula (D4), examples of the (g+1)-valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by Z1 include a group in which g hydrogen atoms have been further removed from an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a cyclic saturated hydrocarbyl group having 3 to 20 carbon atoms. Examples of the (g+1)-valent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by Z1 include groups in which at least one hydrogen atom of the above-mentioned (g+1)-valent hydrocarbon group has been substituted with a fluorine atom.

繰り返し単位D1~D4の具体例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RCは、前記と同じである。

Figure 2024175442000143
Specific examples of repeating units D1 to D4 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, R C is the same as defined above.
Figure 2024175442000143

Figure 2024175442000144
Figure 2024175442000144

Figure 2024175442000145
Figure 2024175442000145

式(D5)中、R109及びR110で表される炭素数1~5のヒドロカルビル基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられるが、アルキル基が好ましい。前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基等が挙げられる。また、前記ヒドロカルビル基の炭素-炭素結合間に、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含む基が介在していてもよい。 In formula (D5), examples of the hydrocarbyl group having 1 to 5 carbon atoms represented by R 109 and R 110 include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, etc., with an alkyl group being preferred. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, an n-pentyl group, etc. In addition, a group containing a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom may be present between the carbon-carbon bonds of the hydrocarbyl group.

式(D5)中、-OR109は親水性基であることが好ましい。この場合、R109としては水素原子、炭素-炭素結合間に酸素原子が介在した炭素数1~5のアルキル基等が好ましい。 In formula (D5), -OR 109 is preferably a hydrophilic group. In this case, R 109 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and an oxygen atom intervening between the carbon-carbon bonds, or the like.

式(D5)中、Z2は、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-であることが好ましい。さらに、RDがメチル基であることが好ましい。Z2にカルボニル基が存在することにより、帯電防止膜由来の酸のトラップ能が向上する。また、RDがメチル基であると、よりガラス転移温度(Tg)が高い剛直なポリマーとなるため、酸の拡散が抑制される。これにより、レジスト膜の経時安定性が良好なものとなり、解像力やパターン形状も劣化することがない。 In formula (D5), Z 2 is preferably *-C(═O)-O- or *-C(═O)-NH-. Furthermore, R D is preferably a methyl group. The presence of a carbonyl group in Z 2 improves the ability to trap acid derived from the antistatic film. Furthermore, when R D is a methyl group, a rigid polymer with a higher glass transition temperature (Tg) is obtained, thereby suppressing the diffusion of acid. This improves the stability of the resist film over time, and the resolution and pattern shape are not deteriorated.

繰り返し単位D5としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RDは、前記と同じである。

Figure 2024175442000146
Examples of the repeating unit D5 include, but are not limited to, those shown below: In the following formula, R D is the same as defined above.
Figure 2024175442000146

Figure 2024175442000147
Figure 2024175442000147

式(D6)中、Z3で表される炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メタンジイル基、エタン-1,1-ジイル基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,1-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-2,2-ジイル基、ブタン-1,1-ジイル基、ブタン-1,2-ジイル基、ブタン-1,3-ジイル基、ブタン-2,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、1,1-ジメチルエタン-1,2-ジイル基等が挙げられる。 In formula (D6), the saturated hydrocarbylene group having 1 to 10 carbon atoms represented by Z3 may be linear, branched, or cyclic, and specific examples thereof include a methanediyl group, an ethane-1,1-diyl group, an ethane-1,2-diyl group, a propane-1,1-diyl group, a propane-1,2-diyl group, a propane-1,3-diyl group, a propane-2,2-diyl group, a butane-1,1-diyl group, a butane-1,2-diyl group, a butane-1,3-diyl group, a butane-2,3-diyl group, a butane-1,4-diyl group, and a 1,1-dimethylethane-1,2-diyl group.

式(D6)中、R111で表される少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、炭素数1~20のアルキル基又は炭素数3~20の環式飽和ヒドロカルビル基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられる。 In formula (D6), the saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms and at least one hydrogen atom of which is substituted with a fluorine atom, represented by R 111 , may be linear, branched, or cyclic, and specific examples thereof include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a cyclic saturated hydrocarbyl group having 3 to 20 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.

繰り返し単位D6としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RDは、前記と同じである。

Figure 2024175442000148
Examples of the repeating unit D6 include, but are not limited to, those shown below: In the following formula, R D is the same as defined above.
Figure 2024175442000148

Figure 2024175442000149
Figure 2024175442000149

Figure 2024175442000150
Figure 2024175442000150

Figure 2024175442000151
Figure 2024175442000151

繰り返し単位D1~D4の含有量は、前記フッ素原子含有ポリマーの全繰り返し単位中、15~95モル%が好ましく、20~85モル%がより好ましい。繰り返し単位D5及び/又はD6の含有量は、前記フッ素原子含有ポリマーの全繰り返し単位中、5~85モル%が好ましく、15~80モル%がより好ましい。繰り返し単位D1~D6は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The content of repeating units D1 to D4 is preferably 15 to 95 mol %, more preferably 20 to 85 mol %, of all repeating units of the fluorine atom-containing polymer. The content of repeating units D5 and/or D6 is preferably 5 to 85 mol %, more preferably 15 to 80 mol %, of all repeating units of the fluorine atom-containing polymer. Repeating units D1 to D6 may be used alone or in combination of two or more.

前記フッ素原子含有ポリマーは、前述した繰り返し単位以外のその他の繰り返し単位を含んでもよい。このような繰り返し単位としては、特開2014-177407号公報の段落[0046]~[0078]に記載されているもの等が挙げられる。前記フッ素原子含有ポリマーがその他の繰り返し単位を含む場合、その含有量は、前記フッ素原子含有ポリマーの全繰り返し単位中50モル%以下が好ましい。 The fluorine atom-containing polymer may contain other repeating units in addition to the repeating units described above. Examples of such repeating units include those described in paragraphs [0046] to [0078] of JP 2014-177407 A. When the fluorine atom-containing polymer contains other repeating units, the content of such other repeating units is preferably 50 mol % or less of the total repeating units of the fluorine atom-containing polymer.

前記フッ素原子含有ポリマーは、公知の方法によって、必要に応じて保護基で保護した各単量体を共重合させ、その後必要に応じて脱保護反応を行うことで合成することができる。共重合反応は特に限定されないが、好ましくはラジカル重合、アニオン重合である。これらの方法については、特開2004-115630号公報を参考にすることができる。 The fluorine atom-containing polymer can be synthesized by copolymerizing each monomer, which is protected with a protecting group as necessary, by a known method, and then carrying out a deprotection reaction as necessary. The copolymerization reaction is not particularly limited, but is preferably radical polymerization or anionic polymerization. For these methods, refer to JP-A-2004-115630.

前記フッ素原子含有ポリマーのMwは、2000~50000であることが好ましく、3000~20000であることがより好ましい。Mwが2000未満であると、酸の拡散を助長し、解像性の劣化や経時安定性が損なわれることがある。Mwが大きすぎると、溶剤への溶解度が小さくなり、塗布欠陥を生じることがある。また、前記フッ素原子含有ポリマーは、Mw/Mnが1.0~2.2であることが好ましく、1.0~1.7であることがより好ましい。 The Mw of the fluorine atom-containing polymer is preferably 2000 to 50000, and more preferably 3000 to 20000. If the Mw is less than 2000, the diffusion of the acid is promoted, which may result in deterioration of the resolution and deterioration of the stability over time. If the Mw is too large, the solubility in the solvent may decrease, which may cause coating defects. In addition, the fluorine atom-containing polymer preferably has an Mw/Mn ratio of 1.0 to 2.2, and more preferably 1.0 to 1.7.

本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物が(D)フッ素原子含有ポリマーを含む場合、その含有量は、(A)ベースポリマー80質量部に対し、0.01~30質量部が好ましく、0.1~20質量部がより好ましく、0.5~10質量部が更に好ましい。(D)フッ素原子含有ポリマーは、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 When the chemically amplified negative resist composition of the present invention contains (D) a fluorine atom-containing polymer, the content thereof is preferably 0.01 to 30 parts by mass, more preferably 0.1 to 20 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 10 parts by mass, relative to 80 parts by mass of (A) the base polymer. (D) The fluorine atom-containing polymer may be used alone or in combination of two or more kinds.

[(E)クエンチャー]
本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物は、(E)成分としてクエンチャーを含むことが好ましい。なお、本発明においてクエンチャーとは、化学増幅レジスト組成物中の光酸発生剤より発生した酸をトラップすることで未露光部への拡散を防ぎ、所望のパターンを形成するための材料のことである。
[(E) Quencher]
The chemically amplified negative resist composition of the present invention preferably contains a quencher as component (E). In the present invention, the quencher refers to a material that traps the acid generated from the photoacid generator in the chemically amplified resist composition, thereby preventing the acid from diffusing into unexposed areas and forming a desired pattern.

前記クエンチャーとしては、従来型の塩基性化合物が挙げられる。従来型の塩基性化合物としては、第1級、第2級、第3級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド類、イミド類、カーバメート類等が挙げられる。特に、特開2008-111103号公報の段落[0146]~[0164]に記載の第1級、第2級、第3級のアミン化合物、特にはヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合、ラクトン環、シアノ基、スルホン酸エステル結合を有するアミン化合物あるいは特許第3790649号公報に記載のカーバメート基を有する化合物等が好ましい。好ましいものとしては、トリス[2-(メトキシメトキシ)エチル]アミン、トリス[2-(メトキシメトキシ)エチル]アミン-N-オキシド、ジブチルアミノ安息香酸、モルホリン誘導体、イミダゾール誘導体等が挙げられる。このような塩基性化合物を添加することによって、例えば、レジスト膜中での酸の拡散速度を更に抑制したり、形状を補正したりすることができる。 Examples of the quencher include conventional basic compounds. Examples of conventional basic compounds include primary, secondary, and tertiary aliphatic amines, mixed amines, aromatic amines, heterocyclic amines, nitrogen-containing compounds having a carboxy group, nitrogen-containing compounds having a sulfonyl group, nitrogen-containing compounds having a hydroxy group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyphenyl group, alcoholic nitrogen-containing compounds, amides, imides, and carbamates. In particular, the primary, secondary, and tertiary amine compounds described in paragraphs [0146] to [0164] of JP 2008-111103 A, particularly amine compounds having a hydroxy group, an ether bond, an ester bond, a lactone ring, a cyano group, or a sulfonate ester bond, or compounds having a carbamate group described in JP Patent Publication No. 3790649 A are preferred. Preferred examples include tris[2-(methoxymethoxy)ethyl]amine, tris[2-(methoxymethoxy)ethyl]amine-N-oxide, dibutylaminobenzoic acid, morpholine derivatives, imidazole derivatives, etc. By adding such basic compounds, for example, it is possible to further suppress the diffusion rate of the acid in the resist film and correct the shape.

また、前記クエンチャーとして、特開2008-158339号公報に記載されたα位がフッ素化されていないカルボン酸の、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、アンモニウム塩等のオニウム塩が挙げられる。α位がフッ素化されたスルホン酸、イミド酸又はメチド酸は、酸不安定基を脱保護させるのに必要であるが、α位がフッ素化されていないオニウム塩との塩交換によってα位がフッ素化されていないカルボン酸が放出される。α位がフッ素化されていないカルボン酸は、脱保護反応を殆ど起こさないため、クエンチャーとして機能する。 As another example of the quencher, there may be mentioned onium salts such as sulfonium salts, iodonium salts, and ammonium salts of carboxylic acids not fluorinated at the α-position, as described in JP-A-2008-158339. Sulfonic acids, imide acids, or methide acids fluorinated at the α-position are necessary for deprotecting acid labile groups, but carboxylic acids not fluorinated at the α-position are released by salt exchange with onium salts not fluorinated at the α-position. Carboxylic acids not fluorinated at the α-position hardly undergo a deprotection reaction, and therefore function as quenchers.

α位がフッ素化されていないカルボン酸のオニウム塩としては、例えば、下記式(E1)で表されるものが挙げられる。

Figure 2024175442000152
Examples of onium salts of carboxylic acids not fluorinated at the α-position include those represented by the following formula (E1).
Figure 2024175442000152

式(E1)中、R201は、水素原子又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~40のヒドロカルビル基であるが、カルボキシ基のα位の炭素原子に結合する水素原子が、フッ素原子又はフルオロアルキル基で置換されたものを除く。 In formula (E1), R 201 is a hydrocarbyl group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a hydrogen atom or a heteroatom, except for those in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position of the carboxy group is substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group.

201で表されるヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、tert-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基等の炭素数1~40のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基、ノルボルニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、アダマンチル基、アダマンチルメチル基等の炭素数3~40の環式飽和ヒドロカルビル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等の炭素数2~40のアルケニル基;シクロヘキセニル基等の炭素数3~40の環式不飽和脂肪族ヒドロカルビル基;フェニル基、ナフチル基、アルキルフェニル基(2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、4-エチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、4-n-ブチルフェニル基等)、ジ又はトリアルキルフェニル基(2,4-ジメチルフェニル基、2,4,6-トリイソプロピルフェニル基等)、アルキルナフチル基(メチルナフチル基、エチルナフチル基等)、ジアルキルナフチル基(ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等)等の炭素数6~40のアリール基;ベンジル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基等の炭素数7~40のアラルキル基等が挙げられる。 The hydrocarbyl group represented by R 201 may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include alkyl groups having 1 to 40 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, tert-pentyl, n-hexyl, n-octyl, 2-ethylhexyl, n-nonyl, and n-decyl; cyclopentyl, cyclohexyl, cyclopentylmethyl, cyclopentylethyl, cyclopentylbutyl, cyclohexylmethyl, cyclohexylethyl, cyclohexylbutyl, norbornyl, and tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]Cyclic saturated hydrocarbyl groups having 3 to 40 carbon atoms, such as decyl group, adamantyl group, and adamantylmethyl group; alkenyl groups having 2 to 40 carbon atoms, such as vinyl group, allyl group, propenyl group, butenyl group, and hexenyl group; cyclic unsaturated aliphatic hydrocarbyl groups having 3 to 40 carbon atoms, such as cyclohexenyl group; phenyl group, naphthyl group, alkylphenyl group (2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-ethylphenyl group, 4-tert-butyl group, Examples of such aryl groups include aryl groups having 6 to 40 carbon atoms, such as di- or trialkylphenyl groups (2,4-dimethylphenyl group, 2,4,6-triisopropylphenyl group, etc.), alkylnaphthyl groups (methylnaphthyl group, ethylnaphthyl group, etc.), dialkylnaphthyl groups (dimethylnaphthyl group, diethylnaphthyl group, etc.); and aralkyl groups having 7 to 40 carbon atoms, such as benzyl group, 1-phenylethyl group, 2-phenylethyl group, etc.

また、前記ヒドロカルビル基の水素原子の一部又は全部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、前記ヒドロカルビル基の-CH2-の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、その結果、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボニル基、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート結合、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物(-C(=O)-O-C(=O)-)、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。ヘテロ原子を含むヒドロカルビル基としては、チエニル基等のヘテロアリール基;4-ヒドロキシフェニル基、4-メトキシフェニル基、3-メトキシフェニル基、2-メトキシフェニル基、4-エトキシフェニル基、4-tert-ブトキシフェニル基、3-tert-ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基;メトキシナフチル基、エトキシナフチル基、n-プロポキシナフチル基、n-ブトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基;ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基;2-フェニル-2-オキソエチル基、2-(1-ナフチル)-2-オキソエチル基、2-(2-ナフチル)-2-オキソエチル基等の2-アリール-2-オキソエチル基等のアリールオキソアルキル基等が挙げられる。 In addition, some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbyl group may be substituted with a group containing a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom or a halogen atom, and some of the -CH2- of the hydrocarbyl group may be substituted with a group containing a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom, and as a result, the hydrocarbyl group may contain a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether bond, a thioether bond, an ester bond, a sulfonate ester bond, a carbonate bond, a lactone ring, a sultone ring, a carboxylic anhydride (-C(=O)-O-C(=O)-), a haloalkyl group, etc. Examples of the hydrocarbyl group containing a heteroatom include heteroaryl groups such as a thienyl group; alkoxyphenyl groups such as a 4-hydroxyphenyl group, a 4-methoxyphenyl group, a 3-methoxyphenyl group, a 2-methoxyphenyl group, a 4-ethoxyphenyl group, a 4-tert-butoxyphenyl group, and a 3-tert-butoxyphenyl group; alkoxynaphthyl groups such as a methoxynaphthyl group, an ethoxynaphthyl group, an n-propoxynaphthyl group, and an n-butoxynaphthyl group; dialkoxynaphthyl groups such as a dimethoxynaphthyl group and a diethoxynaphthyl group; and aryloxoalkyl groups such as a 2-aryl-2-oxoethyl group, a 2-(1-naphthyl)-2-oxoethyl group, and a 2-(2-naphthyl)-2-oxoethyl group.

式(E1)中、MqA +は、オニウムカチオンである。前記オニウムカチオンとしては、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン又はアンモニウムカチオンが好ましく、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンがより好ましい。前記スルホニウムカチオンの具体例としては、繰り返し単位A7~A9のスルホニウムカチオンとして例示したものと同様のものが挙げられる。前記ヨードニウムカチオンの具体例としては、繰り返し単位A11~A13のヨードニウムカチオンとして例示したものと同様のものが挙げられる。 In formula (E1), Mq A + is an onium cation. The onium cation is preferably a sulfonium cation, an iodonium cation, or an ammonium cation, and more preferably a sulfonium cation or an iodonium cation. Specific examples of the sulfonium cation include the same as those exemplified as the sulfonium cations of the repeating units A7 to A9. Specific examples of the iodonium cation include the same as those exemplified as the iodonium cations of the repeating units A11 to A13.

式(E1)で表されるオニウム塩のアニオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2024175442000153
Examples of the anion of the onium salt represented by formula (E1) include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2024175442000153

Figure 2024175442000154
Figure 2024175442000154

Figure 2024175442000155
Figure 2024175442000155

前記クエンチャーとして、下記式(E2)で表されるヨウ素化ベンゼン環含有カルボン酸のスルホニウム塩も好適に使用できる。

Figure 2024175442000156
As the quencher, a sulfonium salt of an iodized benzene ring-containing carboxylic acid represented by the following formula (E2) can also be suitably used.
Figure 2024175442000156

式(E2)中、sは、1~5の整数である。tは、0~3の整数である。ただし、1≦s+t≦5である。uは、1~3の整数である。 In formula (E2), s is an integer from 1 to 5. t is an integer from 0 to 3, with the proviso that 1≦s+t≦5. u is an integer from 1 to 3.

式(E2)中、R211は、ヒドロキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、若しくは水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されていてもよい、炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~6の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基若しくは炭素数1~4の飽和ヒドロカルビルスルホニルオキシ基、又は-N(R211A)-C(=O)-R211B若しくは-N(R211A)-C(=O)-O-R211Bである。R211Aは、水素原子又は炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基である。R211Bは、炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基又は炭素数2~8の不飽和脂肪族ヒドロカルビル基である。t及び/又はuが2以上のとき、各R211は互いに同一であっても異なっていてもよい。 In formula (E2), R 211 is a hydroxy group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an amino group, a nitro group, a cyano group, or a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms, in which some or all of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, a saturated hydrocarbylcarbonyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, or a saturated hydrocarbylsulfonyloxy group having 1 to 4 carbon atoms, or -N(R 211A )-C(═O)-R 211B or -N(R 211A )-C(═O)-O-R 211B . R 211A is a hydrogen atom or a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 211B is a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an unsaturated aliphatic hydrocarbyl group having 2 to 8 carbon atoms. When t and/or u is 2 or more, each R 211 may be the same or different.

式(E2)中、L1は、単結合又は炭素数1~20の(u+1)価の連結基であり、エーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、スルトン環、ラクタム環、カーボネート結合、ハロゲン原子、ヒドロキシ基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。前記飽和ヒドロカルビル基、飽和ヒドロカルビルオキシ基、飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基及び飽和ヒドロカルビルスルホニルオキシ基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。 In formula (E2), L1 is a single bond or a (u+1)-valent linking group having 1 to 20 carbon atoms, and may contain at least one selected from an ether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a sultone ring, a lactam ring, a carbonate bond, a halogen atom, a hydroxy group, and a carboxy group. The saturated hydrocarbyl group, saturated hydrocarbyloxy group, saturated hydrocarbylcarbonyloxy group, and saturated hydrocarbylsulfonyloxy group may be linear, branched, or cyclic.

式(E2)中、R212、R213及びR214は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアラルキル基等が挙げられる。また、前記ヒドロカルビル基の水素原子の一部又は全部が、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、オキソ基、シアノ基、ニトロ基、スルトン環、スルホ基又はスルホニウム塩含有基で置換されていてもよく、前記ヒドロカルビル基の-CH2-の一部が、エーテル結合、エステル結合、カルボニル基、アミド結合、カーボネート結合又はスルホン酸エステル結合で置換されていてもよい。また、R212及びR213が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。 In formula (E2), R 212 , R 213 and R 214 are each independently a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a halogen atom or a heteroatom. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched or cyclic. Specific examples thereof include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms. In addition, some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbyl group may be substituted with a hydroxy group, a carboxy group, a halogen atom, an oxo group, a cyano group, a nitro group, a sultone ring, a sulfo group or a sulfonium salt-containing group, and some of the -CH 2 - of the hydrocarbyl group may be substituted with an ether bond, an ester bond, a carbonyl group, an amide bond, a carbonate bond or a sulfonate ester bond. In addition, R 212 and R 213 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded.

式(E2)で表される化合物の具体例としては、特開2017-219836号公報に記載されたものが挙げられる。式(E2)で表される化合物は、高吸収で増感効果が高く、酸拡散制御効果も高い。 Specific examples of the compound represented by formula (E2) include those described in JP 2017-219836 A. The compound represented by formula (E2) has high absorption, a high sensitizing effect, and a high acid diffusion control effect.

前記クエンチャーとして、下記式(E3)で表される窒素原子含有カルボン酸塩型化合物を使用することもできる。

Figure 2024175442000157
As the quencher, a nitrogen atom-containing carboxylate compound represented by the following formula (E3) can also be used.
Figure 2024175442000157

式(E3)中、R221~R224は、それぞれ独立に、水素原子、-L2-CO2 -、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。R221とR222と、R222とR223と、又はR223とR224とが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよい。L2は、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビレン基である。R225は、水素原子又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。 In formula (E3), R 221 to R 224 are each independently a hydrogen atom, -L 2 -CO 2 - , or a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom. R 221 and R 222 , R 222 and R 223 , or R 223 and R 224 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which they are bonded. L 2 is a single bond or a hydrocarbylene group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom. R 225 is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom.

式(E3)中、環Rrは、式中の炭素原子及び窒素原子を含む炭素数2~6の環であり、該環の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部が、炭素数1~20のヒドロカルビル基、又は-L2-CO2 -で置換されていてもよく、該環の炭素原子の一部が、硫黄原子、酸素原子又は窒素原子で置換されていてもよい。前記環は、脂環でも芳香環でもよく、また、5員環又は6員環であることが好ましく、その具体例としては、ピリジン環、ピロール環、ピロリジン環、ピペリジン環、ピラゾール環、イミダゾリン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、イミダゾリン環、オキサゾール環、チアゾール環、モルホリン環、チアジン環、トリアゾール環等が挙げられる。 In formula (E3), ring Rr is a ring containing carbon atoms and nitrogen atoms and having 2 to 6 carbon atoms, some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the ring may be substituted with a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms or -L2 - CO2- , and some of the carbon atoms of the ring may be substituted with a sulfur atom, an oxygen atom or a nitrogen atom. The ring may be an alicyclic ring or an aromatic ring and is preferably a 5- or 6-membered ring, specific examples of which include a pyridine ring, a pyrrole ring, a pyrrolidine ring, a piperidine ring, a pyrazole ring, an imidazoline ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, an imidazoline ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a morpholine ring, a thiazine ring and a triazole ring.

式(E3)で表されるカルボン酸オニウム塩は、少なくとも1つの-L2-CO2 -基を有する。すなわち、R221~R224のうち少なくとも1つが-L2-CO2 -である、及び/又は環Rの炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1つが-L2-CO2 -で置換されたものである。 The onium carboxylate represented by formula (E3) has at least one -L 2 -CO 2 - group, i.e., at least one of R 221 to R 224 is -L 2 -CO 2 - , and/or at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom of the R ring is substituted with -L 2 -CO 2 - .

式(E3)中、MqB +は、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン又はアンモニウムカチオンであるが、スルホニウムカチオンが好ましい。前記スルホニウムカチオンの具体例としては、繰り返し単位A7~A9のスルホニウムカチオンとして例示したものと同様のものが挙げられる。 In formula (E3), Mq B + is a sulfonium cation, an iodonium cation or an ammonium cation, preferably a sulfonium cation. Specific examples of the sulfonium cation include the same as those exemplified as the sulfonium cations of the repeating units A7 to A9.

式(E3)で表される化合物のアニオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2024175442000158
Examples of the anion of the compound represented by formula (E3) include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2024175442000158

Figure 2024175442000159
Figure 2024175442000159

Figure 2024175442000160
Figure 2024175442000160

Figure 2024175442000161
Figure 2024175442000161

Figure 2024175442000162
Figure 2024175442000162

Figure 2024175442000163
Figure 2024175442000163

また、前記クエンチャーとして、弱酸のベタイン型化合物を使用することもできる。その具体例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2024175442000164
Alternatively, a weak acid betaine type compound may be used as the quencher, specific examples of which include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2024175442000164

前記クエンチャーとしては、更に、特開2008-239918号公報に記載のポリマー型のクエンチャーが挙げられる。これは、レジスト膜の表面に配向することによってレジストパターンの矩形性を高める。ポリマー型クエンチャーは、液浸露光用の保護膜を適用したときのパターンの膜減りやパターントップのラウンディングを防止する効果もある。 Further examples of the quencher include the polymer-type quencher described in JP 2008-239918 A. This enhances the rectangularity of the resist pattern by orienting on the surface of the resist film. Polymer-type quenchers also have the effect of preventing film loss in the pattern and rounding of the pattern top when a protective film for immersion exposure is applied.

本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物が(E)クエンチャーを含む場合、その含有量は、(A)ベースポリマー80質量部に対し、0~50質量部が好ましく、0.1~40質量部がより好ましい。(E)クエンチャーは、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 When the chemically amplified negative resist composition of the present invention contains a quencher (E), the content thereof is preferably 0 to 50 parts by mass, more preferably 0.1 to 40 parts by mass, relative to 80 parts by mass of the base polymer (A). The quencher (E) may be used alone or in combination of two or more types.

本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物が(B)成分の酸発生剤及び(E)成分のクエンチャーを共に含む場合、クエンチャーに対する光酸発生剤の含有比率((B)/(E))が、質量比で6未満となるように含まれることが好ましく、5未満となるように含まれることがより好ましく、4未満となるように含まれることが更に好ましい。前記化学増幅ネガ型レジスト組成物に含まれるクエンチャーに対する酸発生剤の含有比率が前記範囲であれば、酸拡散を十分に抑制することが可能になり、優れた解像性や寸法均一性を得ることができる。 When the chemically amplified negative resist composition of the present invention contains both the photoacid generator (B) and the quencher (E), the content ratio of the photoacid generator to the quencher ((B)/(E)) is preferably less than 6 by mass, more preferably less than 5, and even more preferably less than 4. If the content ratio of the photoacid generator to the quencher contained in the chemically amplified negative resist composition is within the above range, acid diffusion can be sufficiently suppressed, and excellent resolution and dimensional uniformity can be obtained.

[(F)有機溶剤]
本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物は、(F)成分として有機溶剤を含んでもよい。前記有機溶剤としては、各成分を溶解可能なものであれば特に限定されない。このような有機溶剤としては、例えば、特開2008-111103号公報の段落[0144]~[0145]に記載の、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチル-2-n-ペンチルケトン、2-ヘプタノン等のケトン類;3-メトキシブタノール、3-メチル-3-メトキシブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、ジアセトンアルコール等のアルコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル(EL)、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert-ブチル、プロピオン酸tert-ブチル、プロピレングリコールモノtert-ブチルエーテルアセテート等のエステル類;γ-ブチロラクトン等のラクトン類;及びこれらの混合溶剤等が挙げられる。
[(F) Organic Solvent]
The chemically amplified negative resist composition of the present invention may contain an organic solvent as component (F). There is no particular limitation on the organic solvent as long as it is capable of dissolving each component. Examples of such organic solvents include ketones such as cyclohexanone, cyclopentanone, methyl-2-n-pentyl ketone, and 2-heptanone, as described in paragraphs [0144] to [0145] of JP-A-2008-111103; alcohols such as 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, and diacetone alcohol; propylene glycol monomethyl ether (PGME), ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether. Examples of suitable solvents include ethers such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate (EL), ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, propylene glycol mono-tert-butyl ether acetate, and the like; lactones such as γ-butyrolactone, and mixed solvents thereof.

これらの有機溶剤の中でも、1-エトキシ-2-プロパノール、PGMEA、PGME、シクロヘキサノン、EL、γ-ブチロラクトン、及びこれらの混合溶剤が好ましい。 Among these organic solvents, 1-ethoxy-2-propanol, PGMEA, PGME, cyclohexanone, EL, γ-butyrolactone, and mixed solvents thereof are preferred.

本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物が(F)有機溶剤を含む場合、その含有量は、(B)ベースポリマー80質量部に対し、200~10000質量部が好ましく、400~6000質量部がより好ましい。(F)有機溶剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。 When the chemically amplified negative resist composition of the present invention contains an organic solvent (F), the content thereof is preferably 200 to 10,000 parts by mass, and more preferably 400 to 6,000 parts by mass, per 80 parts by mass of the base polymer (B). The organic solvent (F) may be used alone or in combination of two or more kinds.

[(G)界面活性剤]
本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物は、基板への塗布性を向上させるため、慣用されている界面活性剤を含んでもよい。前記界面活性剤としては、PF-636(OMNOVA SOLUTIONS製)、FC-4430(3M社製)等が挙げられ、また、特開2004-115630号公報にも多数の例が記載されているように多数のものが公知であり、それらを参考にして選択することができる。本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物が(G)界面活性剤を含む場合、その含有量は、(B)ベースポリマー80質量部に対し、0~5質量部が好ましい。(G)界面活性剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
[(G) Surfactant]
The chemically amplified negative resist composition of the present invention may contain a commonly used surfactant in order to improve the coating property on the substrate. Examples of the surfactant include PF-636 (manufactured by OMNOVA SOLUTIONS) and FC-4430 (manufactured by 3M Corporation). In addition, as many examples are described in JP-A-2004-115630, many surfactants are known, and the surfactant can be selected by referring to these. When the chemically amplified negative resist composition of the present invention contains the surfactant (G), the content thereof is preferably 0 to 5 parts by mass relative to 80 parts by mass of the base polymer (B). The surfactant (G) may be used alone or in combination of two or more kinds.

[レジストパターン形成方法]
本発明のレジストパターン形成方法は、前述した化学増幅ネガ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程、高エネルギー線を用いて前記レジスト膜にパターンを照射する工程(すなわち、高エネルギー線を用いて前記レジスト膜を露光する工程)、及びアルカリ現像液を用いて前記パターンを照射したレジスト膜を現像する工程を含む。
[Method of forming a resist pattern]
The method for forming a resist pattern of the present invention includes the steps of forming a resist film on a substrate using the above-mentioned chemically amplified negative resist composition, irradiating the resist film with a pattern using high-energy rays (i.e., exposing the resist film with high-energy rays), and developing the resist film that has been irradiated with the pattern using an alkaline developer.

前記基板としては、例えば、集積回路製造用の基板(Si、SiO、SiO2、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG、SOG、有機反射防止膜等)、あるいは透過型又は反射型マスク回路製造用の基板(Cr、CrO、CrON、MoSi2、Si、SiO、SiO2、SiON、SiONC、CoTa、NiTa、TaBN、SnO2等)等を用いることができる。前記基板上に、スピンコーティング等の方法で膜厚が0.03~2μmとなるように前記化学増幅ネガ型レジスト組成物を塗布し、これをホットプレート上で、好ましくは60~150℃、1~20分間、より好ましくは80~140℃、1~10分間プリベークし、レジスト膜を形成する。 The substrate may be, for example, a substrate for manufacturing an integrated circuit (Si, SiO, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, WSi, BPSG, SOG, organic anti-reflective film, etc.), or a substrate for manufacturing a transmission or reflection type mask circuit (Cr, CrO, CrON, MoSi 2 , Si, SiO, SiO 2 , SiON, SiONC, CoTa, NiTa, TaBN, SnO 2 , etc.). The chemically amplified negative resist composition is applied onto the substrate by a method such as spin coating to a film thickness of 0.03 to 2 μm, and the composition is prebaked on a hot plate, preferably at 60 to 150° C. for 1 to 20 minutes, more preferably at 80 to 140° C. for 1 to 10 minutes, to form a resist film.

次いで、高エネルギー線を用いて前記レジスト膜を露光し、パターンを照射する。前記高エネルギー線としては、紫外線、遠紫外線、エキシマレーザー光(KrF、ArF等)、EUV、X線、γ線、シンクロトロン放射線、EB等が挙げられる。本発明においては、EUV又はEBを用いて露光することが好ましい。 Next, the resist film is exposed to high-energy radiation to irradiate a pattern. Examples of the high-energy radiation include ultraviolet radiation, far ultraviolet radiation, excimer laser light (KrF, ArF, etc.), EUV, X-rays, gamma rays, synchrotron radiation, and EB. In the present invention, it is preferable to use EUV or EB for exposure.

前記高エネルギー線として紫外線、遠紫外線、エキシマレーザー光、EUV、X線、γ線又はシンクロトロン放射線を用いる場合は、目的のパターンを形成するためのマスクを用いて、露光量が好ましくは1~500mJ/cm2、より好ましくは10~400mJ/cm2となるように照射する。EBを用いる場合は、目的のパターンを形成するため直接、露光量が好ましくは1~500μC/cm2、より好ましくは10~400μC/cm2となるように照射する。 When ultraviolet light, far ultraviolet light, excimer laser light, EUV, X-rays, gamma rays or synchrotron radiation is used as the high energy radiation, a mask for forming a desired pattern is used and the exposure dose is preferably 1 to 500 mJ/cm 2 , more preferably 10 to 400 mJ/cm 2. When EB is used, direct exposure is performed to form a desired pattern, preferably at a dose of 1 to 500 μC/cm 2 , more preferably 10 to 400 μC/cm 2 .

露光は、通常の露光法のほか、場合によってはマスクとレジスト膜との間を液浸する液浸法を用いることも可能である。その場合には、水に不溶な保護膜を用いることも可能である。 In addition to the usual exposure method, in some cases, the immersion method can be used, in which the space between the mask and the resist film is immersed in liquid. In this case, a water-insoluble protective film can also be used.

次いで、ホットプレート上で、好ましくは60~150℃、1~20分間、より好ましくは80~140℃、1~10分間ポストエクスポージャーベーク(PEB)する。 Then, post-exposure bake (PEB) is performed on a hot plate, preferably at 60 to 150°C for 1 to 20 minutes, and more preferably at 80 to 140°C for 1 to 10 minutes.

その後、0.1~5質量%、好ましくは2~3質量%のTMAH等のアルカリ水溶液の現像液を用い、好ましくは0.1~3分間、より好ましくは0.5~2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法により現像することで、基板上に目的のパターンが形成される。 Then, the substrate is developed using a developer of an alkaline aqueous solution such as 0.1 to 5% by weight, preferably 2 to 3% by weight, of TMAH or the like, preferably for 0.1 to 3 minutes, more preferably for 0.5 to 2 minutes, by a standard method such as the dip method, puddle method, or spray method, to form the desired pattern on the substrate.

なお、本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物は、特に解像性が良好でLERが小さいパターンを形成することができるため、有用である。また、本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物は、レジストパターンの密着性が取り難いことから、パターン剥がれやパターン崩壊を起こしやすい材料を表面に持つ基板のパターン形成に特に有用である。このような基板として、金属クロムや酸素、窒素及び炭素から選ばれる1以上の軽元素を含むクロム化合物を最表面にスパッタリング成膜した基板、SiO、SiOx、タンタル化合物、モリブデン化合物、コバルト化合物、ニッケル化合物、タングステン化合物、スズ化合物を最表層に含む基板等が挙げられる。本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物は、特に、基板としてフォトマスクブランクを用いたパターン形成に有用である。このとき、フォトマスクブランクとしては、透過型でも反射型でもよい。 The chemically amplified negative resist composition of the present invention is particularly useful for forming a pattern with good resolution and small LER. The chemically amplified negative resist composition of the present invention is particularly useful for forming a pattern on a substrate having a material on the surface that is prone to peeling or collapse of the pattern because it is difficult to obtain adhesion of the resist pattern. Examples of such substrates include a substrate having a sputtering film formed on the outermost surface of a chromium compound containing one or more light elements selected from metal chromium, oxygen, nitrogen, and carbon, and a substrate containing SiO, SiO x , a tantalum compound, a molybdenum compound, a cobalt compound, a nickel compound, a tungsten compound, or a tin compound in the outermost layer. The chemically amplified negative resist composition of the present invention is particularly useful for forming a pattern using a photomask blank as the substrate. In this case, the photomask blank may be either a transmission type or a reflection type.

透過型マスクブランクとして、クロム系材料による遮光膜をもつフォトマスクブランクは、バイナリーマスク用フォトマスクブランクでもよく、位相シフトマスク用フォトマスクブランクでもよい。バイナリーマスク用フォトマスクブランクの場合、遮光膜としてクロム系材料による反射防止層と遮光層をもつものでもよく、表層側の反射防止膜全部又は表層側の反射防止膜の更に表層側のみがクロム系材料で、残りの部分は、例えば遷移金属を含有していてもよいケイ素系化合物材料からなるものであってもよい。また、位相シフトマスク用フォトマスクブランクの場合、位相シフト膜上にクロム系遮光膜を有する位相シフトマスク用フォトマスクブランクを対象とすることができる。 As a transmission type mask blank, a photomask blank having a light-shielding film made of a chromium-based material may be a photomask blank for a binary mask or a photomask blank for a phase shift mask. In the case of a photomask blank for a binary mask, the light-shielding film may have an anti-reflection layer and a light-shielding layer made of a chromium-based material, and the entire anti-reflection film on the surface side or only the surface side of the anti-reflection film on the surface side may be made of a chromium-based material, and the remaining part may be made of a silicon-based compound material that may contain, for example, a transition metal. In addition, in the case of a photomask blank for a phase shift mask, the target photomask blank may be a photomask blank for a phase shift mask having a chromium-based light-shielding film on a phase shift film.

前述した最表層にクロム系材料をもつフォトマスクブランクは、特開2008-26500号公報、特開2007-302873号公報又はそれらの中で従来技術として例示されているように、非常によく知られているものであり、詳細の説明は省略するが、例えばクロム系材料によって反射防止層と遮光層をもつ遮光膜を構成する場合には、下記のような膜構成を用いることができる。 The above-mentioned photomask blanks having a chromium-based material in the outermost layer are very well known, as exemplified in JP 2008-26500 A, JP 2007-302873 A, and the like as prior art therein, and detailed explanations are omitted here, but for example, when constructing a light-shielding film having an anti-reflection layer and a light-shielding layer using a chromium-based material, the following film configuration can be used.

クロム系材料によって反射防止層と遮光層とを有する遮光膜を形成する場合、層構成としては、表層側より反射防止層及び遮光層の順に積層してもよいし、反射防止層、遮光層及び反射防止層の順に積層してもよい。また、反射防止層と遮光層はそれぞれ多層であってもよく、組成の異なる層の間は、不連続に組成が変わるものでもよいし、組成が連続変化するものでもよい。用いるクロム系材料としては、金属クロム及び金属クロムに酸素、窒素、炭素のような軽元素を含有する材料が用いられる。具体的には、金属クロム、酸化クロム、窒化クロム、炭化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、窒化炭化クロム、酸化窒化炭化クロム等を用いることができる。 When a light-shielding film having an anti-reflection layer and a light-shielding layer is formed from a chromium-based material, the layers may be laminated in the order of an anti-reflection layer and a light-shielding layer from the surface side, or an anti-reflection layer, a light-shielding layer and an anti-reflection layer. The anti-reflection layer and the light-shielding layer may each be multi-layered, and the composition between layers with different compositions may change discontinuously or may change continuously. The chromium-based material used is chromium metal or a material containing light elements such as oxygen, nitrogen and carbon in chromium metal. Specifically, chromium metal, chromium oxide, chromium nitride, chromium carbide, chromium oxide nitride, chromium carbide oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, etc. can be used.

また、反射型マスクブランクは、基板と、基板の一の主表面(表側の面)上に形成された多層反射膜、具体的には、EUV光などの露光光を反射する多層反射膜と、多層反射膜上に形成された吸収体膜、具体的には、EUV光などの露光光を吸収し、反射率を低下させる吸収体膜とを備える。反射型マスクブランク(EUV用反射型マスクブランク)からは、吸収体膜をパターニングして形成される吸収体パターン(吸収体膜のパターン)を有する反射型マスク(EUV用反射型マスク)が製造される。EUVリソグラフィーに用いられるEUV光の波長は13~14nmであり、通常、波長が13.5nm程度の光である。 The reflective mask blank comprises a substrate, a multilayer reflective film formed on one main surface (front surface) of the substrate, specifically a multilayer reflective film that reflects exposure light such as EUV light, and an absorber film formed on the multilayer reflective film, specifically an absorber film that absorbs exposure light such as EUV light and reduces reflectance. From the reflective mask blank (EUV reflective mask blank), a reflective mask (EUV reflective mask) having an absorber pattern (absorber film pattern) formed by patterning the absorber film is manufactured. The wavelength of EUV light used in EUV lithography is 13 to 14 nm, and is usually light with a wavelength of about 13.5 nm.

多層反射膜は、通常、基板の一の主表面に接して設けられることが好ましいが、本発明の効果を失わなければ、基板と多層反射膜との間に下地膜を設けることも可能である。吸収体膜は多層反射膜に接して形成してもよいが、多層反射膜と吸収体膜との間には、好ましくは多層反射膜と接して、より好ましくは多層反射膜及び吸収体膜と接して、保護膜(多層反射膜の保護膜)を設けてもよい。保護膜は、洗浄、修正等の加工などにおいて、多層反射膜を保護するためなどに用いられる。また、保護膜には、吸収体膜をエッチングによりパターニングするときの多層反射膜の保護や、多層反射膜の酸化を防止する機能を有するものが好ましい。一方、基板の一の主表面と反対側の面である他の主表面(裏側の面)下、好ましくは他の主表面に接して、反射型マスクを露光装置に静電チャックするために用いる導電膜を設けてもよい。なお、ここでは、基板の一の主表面を表側の面かつ上側、他の主表面を裏側の面かつ下側としているが、両者の表裏及び上下は便宜上定めたものであり、一の主表面と他の主表面とは、基板における2つの主表面(膜形成面)のいずれかであり、表裏及び上下は置換可能である。より具体的には、特開2021-139970号公報又はそれらの中で従来技術として例示されているような方法にて形成することができる。 The multilayer reflective film is usually preferably provided in contact with one main surface of the substrate, but it is also possible to provide an undercoat film between the substrate and the multilayer reflective film as long as the effect of the present invention is not lost. The absorber film may be formed in contact with the multilayer reflective film, but a protective film (protective film for the multilayer reflective film) may be provided between the multilayer reflective film and the absorber film, preferably in contact with the multilayer reflective film, more preferably in contact with the multilayer reflective film and the absorber film. The protective film is used to protect the multilayer reflective film during processing such as cleaning and correction. In addition, the protective film preferably has a function of protecting the multilayer reflective film when the absorber film is patterned by etching, and preventing the oxidation of the multilayer reflective film. On the other hand, a conductive film used for electrostatic chucking of the reflective mask to the exposure device may be provided under the other main surface (back surface) that is the surface opposite to the one main surface of the substrate, preferably in contact with the other main surface. In this case, one main surface of the substrate is the front surface and the upper side, and the other main surface is the back surface and the lower side, but the front and back and top and bottom of both are defined for convenience, and the one main surface and the other main surface are either of the two main surfaces (film formation surfaces) of the substrate, and the front and back and top and bottom are interchangeable. More specifically, it can be formed by a method such as that described in JP 2021-139970 A or exemplified as conventional technology therein.

本発明のレジストパターン形成方法によれば、最表面が、クロム、ケイ素又はタンタルを含む材料等のレジストパターン形状に影響を与えやすい材料からなる基板(例えば、透過型又は反射型マスクブランク)を用いた場合であっても、極めて高い解像性を有し、LERが小さく、矩形性に優れ、パターン忠実性に優れたパターンを得ることができる。 According to the resist pattern forming method of the present invention, even when a substrate (e.g., a transmissive or reflective mask blank) is used whose outermost surface is made of a material that is likely to affect the resist pattern shape, such as a material containing chromium, silicon, or tantalum, it is possible to obtain a pattern that has extremely high resolution, small LER, excellent rectangularity, and excellent pattern fidelity.

以下、合成例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。なお、使用した装置は、以下のとおりである。
・IR:サーモフィッシャーサイエンティフィック社製NICOLET 6700
1H-NMR:日本電子(株)製ECA-500
The present invention will be specifically described below with reference to Synthesis Examples, Examples, and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. The apparatuses used are as follows.
IR: Thermo Fisher Scientific NICOLET 6700
1H -NMR: ECA-500 manufactured by JEOL Ltd.

[1]モノマーの合成
[実施例1-1]モノマーA-1の合成

Figure 2024175442000165
(式中、Etは、エチル基である。) [1] Synthesis of Monomer [Example 1-1] Synthesis of Monomer A-1
Figure 2024175442000165
(In the formula, Et is an ethyl group.)

(1)中間体In-1の合成
窒素雰囲気下、反応容器にメチルマグネシウムクロリド(3.0M THF溶液、1200mL)及びTHF(1200mL)を仕込み、反応容器内の温度が50℃になるまで加熱した。3-ヒドロキシ安息香酸メチル(152.2g)をTHF(400mL)に溶解した溶液を、反応容器内の温度を60℃以下に維持しながら滴下した。滴下後、反応容器内の温度を60℃にして3時間熟成した。熟成後、反応液を氷浴にて冷却し、塩化アンモニウム(360g)、20質量%塩酸(360g)及び水(1800g)からなる溶液を滴下し、反応を停止した。反応液に酢酸エチル(2000mL)を加えて目的物を抽出し、通常の水系後処理(aqueous work-up)をし、溶剤を留去した後、ヘキサンを加えて再結晶することで、中間体In-1を白色結晶として得た(収量149.1g、収率98%)。
(1) Synthesis of intermediate In-1 Under a nitrogen atmosphere, methyl magnesium chloride (3.0 M THF solution, 1200 mL) and THF (1200 mL) were charged into a reaction vessel, and the reaction vessel was heated until the temperature inside the reaction vessel reached 50° C. A solution of methyl 3-hydroxybenzoate (152.2 g) dissolved in THF (400 mL) was added dropwise while maintaining the temperature inside the reaction vessel at 60° C. or less. After the addition, the temperature inside the reaction vessel was increased to 60° C. and the reaction was aged for 3 hours. After aging, the reaction solution was cooled in an ice bath, and a solution consisting of ammonium chloride (360 g), 20% by mass hydrochloric acid (360 g), and water (1800 g) was added dropwise to terminate the reaction. Ethyl acetate (2000 mL) was added to the reaction solution to extract the target substance, which was then subjected to a typical aqueous work-up. The solvent was then distilled off, and hexane was added for recrystallization to obtain intermediate In-1 as white crystals (yield: 149.1 g, 98%).

(2)モノマーA-1の合成
窒素雰囲気下、反応容器内で中間体In-1(66.5g)及びトリエチルアミン(66.3g)をTHF(200mL)に溶解した。その後、メタクリル酸クロリド(50.2g)を、反応容器内の温度を30℃以下に維持しながら滴下した。滴下後、室温にて2時間熟成した。熟成後、反応液を氷浴にて冷却し、飽和重曹水(270mL)を滴下して反応を停止した。反応液に酢酸エチル(270mL)を加えて目的物を抽出し、通常の水系後処理(aqueous work-up)をし、溶剤を留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで、モノマーA-1を無色の油状物として得た(収量85.4g、収率89%)。
(2) Synthesis of Monomer A-1 In a nitrogen atmosphere, intermediate In-1 (66.5 g) and triethylamine (66.3 g) were dissolved in THF (200 mL) in a reaction vessel. Then, methacrylic acid chloride (50.2 g) was added dropwise while maintaining the temperature in the reaction vessel at 30° C. or less. After the addition, the mixture was aged at room temperature for 2 hours. After aging, the reaction solution was cooled in an ice bath, and saturated sodium bicarbonate water (270 mL) was added dropwise to stop the reaction. Ethyl acetate (270 mL) was added to the reaction solution to extract the target product, which was then subjected to a normal aqueous work-up, the solvent was distilled off, and the product was purified by silica gel column chromatography to obtain Monomer A-1 as a colorless oil (yield 85.4 g, 89%).

モノマーA-1のIRスペクトルデータ及び1H-NMRの結果を以下に示す。
IR(D-ATR): ν= 3435, 2976, 2929, 1734, 1637, 1609, 1587, 1485, 1433, 1402, 1378, 1365, 1323, 1297, 1256, 1187, 1166, 1131, 1002, 951, 912, 889, 834, 808, 785, 699, 642, 562, 478 cm-1.
1H-NMR(600MHz in DMSO-d6): δ= 7.33(2H, m), 7.22(1H, m), 6.98(1H, m), 6.26(1H, d), 5.88(1H, d), 5.09(1H, s), 2.00(3H, s), 1.41(6H, s) ppm.
The IR spectrum data and 1 H-NMR results of Monomer A-1 are shown below.
IR(D-ATR): ν= 3435, 2976, 2929, 1734, 1637, 1609, 1587, 1485, 1433, 1402, 1378, 1365, 1323, 1297, 1256, 1187, 1166, 1131, 1002, 951, 912, 889, 834, 808, 785, 699, 642, 562, 478 cm -1 .
1H -NMR(600MHz in DMSO-d6): δ= 7.33(2H, m), 7.22(1H, m), 6.98(1H, m), 6.26(1H, d), 5.88(1H, d), 5.09(1H, s), 2.00(3H, s), 1.41(6H, s) ppm.

[実施例1-2~1-9]モノマーA-2~A-9の合成
対応する原料を用いて、以下に示すモノマーA-2~A-9を合成した。

Figure 2024175442000166
Examples 1-2 to 1-9 Synthesis of Monomers A-2 to A-9 Using the corresponding raw materials, the following monomers A-2 to A-9 were synthesized.
Figure 2024175442000166

[比較例1-1~1-7]比較モノマーAX-1~AX-7の合成
対応する原料を用いて、単位Aの比較用モノマーとして、比較モノマーAX-1~AX-7を合成した。

Figure 2024175442000167
Comparative Examples 1-1 to 1-7 Synthesis of Comparative Monomers AX-1 to AX-7 Comparative monomers AX-1 to AX-7 were synthesized as comparative monomers of unit A using corresponding raw materials.
Figure 2024175442000167

[2]ポリマーの合成
ポリマーの合成に使用したモノマーのうち、モノマーA-1~A-9及び比較モノマーAX-1~AX-7以外のものは、以下のとおりである。

Figure 2024175442000168
[2] Polymer Synthesis Among the monomers used in the synthesis of the polymer, those other than the monomers A-1 to A-9 and the comparative monomers AX-1 to AX-7 are as follows.
Figure 2024175442000168

Figure 2024175442000169
Figure 2024175442000169

Figure 2024175442000170
Figure 2024175442000170

Figure 2024175442000171
Figure 2024175442000171

[実施例2-1]ポリマーP-1の合成
窒素雰囲気下、200mLの滴下シリンダーに4-アセトキシスチレン24.8g、アセナフチレン7.8g、3-(1-ヒドロキシ-1-メチルエチル)フェニル 2-メチル-2-プロピオネート67.4g、ジメチル-2,2'-アゾビス(2-メチルプロピオネート)(和光純薬工業(株)製、商品名V601)9.8g、及び溶剤としてメチルエチルケトンを112g加え、溶液Aを調製した。更に、窒素雰囲気下とした別の500mL重合用フラスコに、メチルエチルケトンを38g加え、80℃に加熱し、その温度を保った状態で、溶液Aを4時間かけて滴下した。滴下終了後、重合温度を80℃に維持しながら18時間攪拌を続け、次いで室温まで冷却した。得られた重合液を1400gのヘキサンに滴下し、析出した固体を濾別した。濾別した固体をヘキサン280gで2回洗浄した。得られた固体を窒素雰囲気下で、1Lフラスコ中、THF400gに溶解し、エタノールアミン29.4gを加え、60℃で3時間攪拌した。この反応溶液を減圧濃縮し、得られた濃縮物を300gの酢酸エチル及び水90gの混合溶剤に溶解させ、得られた溶液を分液ロートに移し、酢酸29gを加え、分液操作を行った。下層を留去し、得られた有機層に水90g及びピリジン39gを加え、分液操作を行った。下層を留去し、得られた有機層に更に水90gを添加して水洗分液を行った。水洗分液は計5回行った。分液後の有機層を濃縮後、アセトン150gに溶解し、得られたアセトン溶液を水3000gに滴下して得られた晶出沈澱物を濾過し、水洗浄を行い、2時間吸引濾過を行った後、再度得られた濾別体をアセトン150gに溶解し、得られたアセトン溶液を水3000gに滴下して得られた晶出沈澱物を濾過、水洗浄、乾燥を行い、目的のポリマーP-1 58.0gを白色固体として得た。ポリマーP-1を13C-NMR、1H-NMR及びGPCで測定したところ、以下に示すポリマーであることを確認した。なお、Mwは、DMFを溶剤として用いたGPCによるポリスチレン換算測定値である。
[Example 2-1] Synthesis of polymer P-1 Under a nitrogen atmosphere, 24.8 g of 4-acetoxystyrene, 7.8 g of acenaphthylene, 67.4 g of 3-(1-hydroxy-1-methylethyl)phenyl 2-methyl-2-propionate, 9.8 g of dimethyl-2,2'-azobis(2-methylpropionate) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name V601), and 112 g of methyl ethyl ketone as a solvent were added to a 200 mL dropping cylinder to prepare solution A. Furthermore, 38 g of methyl ethyl ketone was added to another 500 mL polymerization flask under a nitrogen atmosphere, heated to 80°C, and while maintaining the temperature, solution A was dropped over 4 hours. After the dropwise addition, stirring was continued for 18 hours while maintaining the polymerization temperature at 80°C, and then cooled to room temperature. The obtained polymerization liquid was dropped into 1400 g of hexane, and the precipitated solid was filtered off. The filtered solid was washed twice with 280 g of hexane. The obtained solid was dissolved in 400 g of THF in a 1 L flask under a nitrogen atmosphere, and 29.4 g of ethanolamine was added and stirred at 60° C. for 3 hours. The reaction solution was concentrated under reduced pressure, and the obtained concentrate was dissolved in a mixed solvent of 300 g of ethyl acetate and 90 g of water. The obtained solution was transferred to a separatory funnel, and 29 g of acetic acid was added to perform a separation operation. The lower layer was distilled off, and 90 g of water and 39 g of pyridine were added to the obtained organic layer, and a separation operation was performed. The lower layer was distilled off, and 90 g of water was further added to the obtained organic layer, and water washing and separation were performed. Water washing and separation were performed a total of five times. The organic layer after separation was concentrated and then dissolved in 150 g of acetone. The acetone solution was dropped into 3000 g of water to obtain a crystallized precipitate, which was then filtered and washed with water. After suction filtration for 2 hours, the filtered product was dissolved in 150 g of acetone again. The acetone solution was dropped into 3000 g of water to obtain a crystallized precipitate, which was then filtered, washed with water, and dried to obtain 58.0 g of the target polymer P-1 as a white solid. When the polymer P-1 was measured by 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC, it was confirmed that it was the polymer shown below. The Mw is a polystyrene-equivalent value measured by GPC using DMF as a solvent.

Figure 2024175442000172
Figure 2024175442000172

[実施例2-2~2-31、比較例2-1~2-20]ポリマーP-2~P-31、CP-1~CP-20の合成
各単量体の種類、配合比を変えた以外は、実施例2-1と同様の方法で下記表1~3に示すポリマーを合成した。
[Examples 2-2 to 2-31, Comparative Examples 2-1 to 2-20] Synthesis of Polymers P-2 to P-31, CP-1 to CP-20 The polymers shown in Tables 1 to 3 below were synthesized in the same manner as in Example 2-1, except that the types and blending ratios of each monomer were changed.

Figure 2024175442000173
Figure 2024175442000173

Figure 2024175442000174
Figure 2024175442000174

Figure 2024175442000175
Figure 2024175442000175

[3]化学増幅ネガ型レジスト組成物の調製
[実施例3-1~3-40、比較例3-1~3-25]
下記表2~4に示す組成で各成分を有機溶剤中に溶解し、得られた各溶液を10nm、5nm、3nm及び1nmサイズから選択されるUPEフィルター及び/又はナイロンフィルターで濾過することで、化学増幅ネガ型レジスト組成物(R-1~R-40、CR-1~CR-25)を調製した。なお、前記有機溶剤は、PGMEA790質量部、EL1580質量部及びPGME1580質量部の混合溶剤を使用した。また、一部の組成物には、添加剤としてフッ素原子含有ポリマー(ポリマーFP-1~FP-5)を、架橋剤としてテトラメトキシメチルグリコールウリル(TMGU)を、界面活性剤としてPF-636(OMNOVA SOLUTIONS社製)を添加した。
[3] Preparation of chemically amplified negative resist composition [Examples 3-1 to 3-40, Comparative Examples 3-1 to 3-25]
Chemically amplified negative resist compositions (R-1 to R-40, CR-1 to CR-25) were prepared by dissolving each component in an organic solvent according to the composition shown in Tables 2 to 4 below, and filtering each of the resulting solutions through a UPE filter and/or a nylon filter selected from among filters with sizes of 10 nm, 5 nm, 3 nm, and 1 nm. Note that the organic solvent used was a mixed solvent of 790 parts by mass of PGMEA, 1580 parts by mass of EL, and 1580 parts by mass of PGME. In addition, fluorine atom-containing polymers (polymers FP-1 to FP-5) were added as additives, tetramethoxymethylglycoluril (TMGU) was added as a crosslinking agent, and PF-636 (manufactured by OMNOVA SOLUTIONS) was added as a surfactant to some of the compositions.

Figure 2024175442000176
Figure 2024175442000176

Figure 2024175442000177
Figure 2024175442000177

Figure 2024175442000178
Figure 2024175442000178

レジスト組成物に用いた光酸発生剤PAG-A~PAG-E、クエンチャーQ-1~Q-5及びフッ素原子含有ポリマーFP-1~FP-5の構造は、以下のとおりである。

Figure 2024175442000179
The structures of the photoacid generators PAG-A to PAG-E, the quenchers Q-1 to Q-5 and the fluorine atom-containing polymers FP-1 to FP-5 used in the resist compositions are as follows:
Figure 2024175442000179

Figure 2024175442000180
Figure 2024175442000180

Figure 2024175442000181
Figure 2024175442000181

[2]EBリソグラフィー評価
[実施例3-1~3-40、比較例3-1~3-25]
各化学増幅ネガ型レジスト組成物(R-1~R-40、CR-1~CR-25)を、ACT-M(東京エレクトロン(株)製)を用いてヘキサメチルジシラザンベーパープライム処理した152mm角の最表面が酸化ケイ素膜であるマスクブランク上にスピンコーティングし、ホットプレート上で、110℃で600秒間プリベークして膜厚80nmのレジスト膜を作製した。得られたレジスト膜の膜厚測定は、光学式測定器ナノスペック(ナノメトリックス社製)を用いて行った。測定は、ブランク外周から10mm内側までの外縁部分を除くブランク基板の面内81箇所で行い、膜厚平均値と膜厚範囲を算出した。
電子線露光装置((株)ニューフレアテクノロジー製EBM-5000plus、加速電圧50kV)を用いて露光し、120℃で600秒間PEBを施し、2.38質量%TMAH水溶液で現像を行い、ネガ型のパターンを得た。
[2] EB Lithography Evaluation [Examples 3-1 to 3-40, Comparative Examples 3-1 to 3-25]
Each chemically amplified negative resist composition (R-1 to R-40, CR-1 to CR-25) was spin-coated onto a 152 mm square mask blank whose outermost surface was a silicon oxide film that had been treated with hexamethyldisilazane vapor prime using ACT-M (Tokyo Electron Ltd.), and pre-baked on a hot plate at 110°C for 600 seconds to produce a resist film with a thickness of 80 nm. The thickness of the resulting resist film was measured using an optical measuring device Nanospec (Nanometrics, Inc.). Measurements were performed at 81 points within the plane of the blank substrate, excluding the outer edge portion from the outer periphery to 10 mm inward, and the average film thickness and film thickness range were calculated.
The resist was exposed using an electron beam exposure device (EBM-5000plus, manufactured by NuFlare Technology, Inc., acceleration voltage 50 kV), subjected to PEB at 120° C. for 600 seconds, and developed with a 2.38% by mass aqueous TMAH solution to obtain a negative pattern.

得られたレジストパターンを次のように評価した。作製したパターン付きマスクブランクを上空SEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、200nmの1:1のラインアンドスペース(LS)パターンを1:1で解像する露光量を最適露光量(μC/cm2)とし、200nmのLSパターンを1:1で解像する露光量における最小寸法を解像度(限界解像性)とした。最適露光量で照射して得た200nmLSパターンについて、SEMを用いて200nmLSパターン32本のエッジ各々について80点のエッジ検出を行い、そのばらつき(標準偏差、σ)の3倍値(3σ)を求め、これをLERとした。パターン形状は、矩形か否かを目視にて判定した。パターン忠実性(Fidelity)評価については、密度36%で120nmサイズの正方形ドットパターンを配置した際、ドットパターン一角のArea Loss値(%)を算出した値であり、値が小さいほどドット形状の矩形性が良いと判断できる。結果を表7及び8に示す。 The obtained resist pattern was evaluated as follows. The prepared patterned mask blank was observed with an overhead SEM (scanning electron microscope), and the exposure dose at which a 200 nm 1:1 line and space (LS) pattern was resolved at 1:1 was defined as the optimum exposure dose (μC/cm 2 ), and the minimum dimension at the exposure dose at which a 200 nm LS pattern was resolved at 1:1 was defined as the resolution (limit resolution). For the 200 nm LS pattern obtained by irradiation with the optimum exposure dose, 80 edge detection was performed for each of the 32 edges of the 200 nm LS pattern using an SEM, and the triple value (3σ) of the variation (standard deviation, σ) was obtained, which was defined as the LER. The pattern shape was visually judged to be rectangular or not. For the pattern fidelity evaluation, the Area Loss value (%) of one corner of the dot pattern was calculated when a square dot pattern of 120 nm size was arranged at a density of 36%, and it can be determined that the smaller the value, the better the rectangularity of the dot shape. The results are shown in Tables 7 and 8.

Figure 2024175442000182
Figure 2024175442000182

Figure 2024175442000183
Figure 2024175442000183

以上のように、本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物を用いれば、解像性が極めて高く、LER、形状及びパターン忠実性が良好なパターンを形成することができる。本発明の化学増幅ネガ型レジスト組成物を用いるレジストパターン形成方法は、半導体素子製造、特に透過型又は反射型マスクブランクの加工におけるフォトリソグラフィーに有用である。 As described above, by using the chemically amplified negative resist composition of the present invention, a pattern with extremely high resolution and excellent LER, shape, and pattern fidelity can be formed. The method for forming a resist pattern using the chemically amplified negative resist composition of the present invention is useful for semiconductor device manufacturing, particularly photolithography in the processing of transmissive or reflective mask blanks.

Claims (20)

下記式(A1)で表されるモノマー。
Figure 2024175442000184
(式中、aは、0~4の整数である。
Aは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
Aは、-О-又は-NH-である。
Bは、単結合、エーテル結合、エステル結合又はアミド結合である。
Lは、単結合、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~40のヒドロカルビレン基である。
1は、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。
2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~15の飽和ヒドロカルビル基又は炭素数6~15のアリール基であり、該ヒドロカルビル基は、ヒドロキシ基又は炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基で置換されていてもよく、該アリール基は、置換基を有していてもよい。ただし、R2及びR3は、同時に水素原子になることはない。また、R2及びR3は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、該環の-CH2-の一部が、-O-又は-S-で置換されていてもよい。
1は、水素原子、炭素数1~10の脂肪族ヒドロカルビル基、炭素数2~10の脂肪族ヒドロカルビルカルボニル基又は炭素数6~15のアリール基であり、該アリール基は、置換基を有していてもよい。)
A monomer represented by the following formula (A1):
Figure 2024175442000184
(In the formula, a is an integer of 0 to 4.
R A is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
L A is —O— or —NH—.
L B is a single bond, an ether bond, an ester bond or an amide bond.
X L is a single bond or a hydrocarbylene group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a heteroatom.
R 1 is a halogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom.
R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, the hydrocarbyl group may be substituted with a hydroxy group or a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, and the aryl group may have a substituent. However, R 2 and R 3 cannot be hydrogen atoms at the same time. R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which they are bonded, and a portion of -CH 2 - of the ring may be substituted with -O- or -S-.
W1 is a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aliphatic hydrocarbylcarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and the aryl group may have a substituent.
下記式(A1-1)で表される請求項1記載のモノマー。
Figure 2024175442000185
(式中、a、RA、LA、R1、R2、R3及びW1は、前記と同じ。)
The monomer according to claim 1, represented by the following formula (A1-1):
Figure 2024175442000185
(In the formula, a, R A , L A , R 1 , R 2 , R 3 and W 1 are the same as defined above.)
下記式(A1-2)で表される請求項2記載のモノマー。
Figure 2024175442000186
(式中、a、RA、LA、R1、R2及びR3は、前記と同じ。)
The monomer according to claim 2, represented by the following formula (A1-2):
Figure 2024175442000186
(In the formula, a, R A , L A , R 1 , R 2 and R 3 are the same as defined above.)
請求項1記載のモノマーに由来する繰り返し単位を含むポリマー。 A polymer containing repeating units derived from the monomer of claim 1. 更に、下記式(A2)で表される繰り返し単位を含む請求項4記載のポリマー。
Figure 2024175442000187
(式中、b1は、0又は1である。b2は、0~2の整数である。b3は、0≦b3≦5+2(b2)-b4を満たす整数である。b4は、1~3の整数である。
Aは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
11は、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基である。
1は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基の-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。)
The polymer according to claim 4, further comprising a repeating unit represented by the following formula (A2):
Figure 2024175442000187
(In the formula, b1 is 0 or 1. b2 is an integer from 0 to 2. b3 is an integer that satisfies 0≦b3≦5+2(b2)−b4. b4 is an integer from 1 to 3.
R A is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
R 11 is a halogen atom, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or a saturated hydrocarbylcarbonyloxy group having 2 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
A 1 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 10 carbon atoms, and a part of the —CH 2 — in the saturated hydrocarbylene group may be substituted with —O—.
更に、下記式(A3)で表される繰り返し単位、下記式(A4)で表される繰り返し単位及び下記式(A5)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含む請求項4記載のポリマー。
Figure 2024175442000188
(式中、c及びdは、それぞれ独立に、0~4の整数である。e1は、0又は1である。e2は、0~2の整数である。e3は、0~5の整数である。
Aは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
21及びR22は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビルオキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基である。
23は、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルチオヒドロカルビル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルスルフィニル基又は炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルスルホニル基である。
2は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基の-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。)
The polymer according to claim 4, further comprising at least one repeating unit selected from the group consisting of a repeating unit represented by the following formula (A3), a repeating unit represented by the following formula (A4), and a repeating unit represented by the following formula (A5):
Figure 2024175442000188
(In the formula, c and d are each independently an integer of 0 to 4. e1 is 0 or 1. e2 is an integer of 0 to 2. e3 is an integer of 0 to 5.
R A is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
R 21 and R 22 each independently represent a hydroxy group, a halogen atom, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or a saturated hydrocarbylcarbonyloxy group having 2 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
R 23 is a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbylcarbonyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbyloxyhydrocarbyl group having 2 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbylthiohydrocarbyl group having 2 to 20 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a saturated hydrocarbylsulfinyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a saturated hydrocarbylsulfonyl group having 1 to 20 carbon atoms.
A2 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 10 carbon atoms, and a part of the --CH2-- of the saturated hydrocarbylene group may be substituted with --O--.
更に、下記式(A6)~(A13)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含む請求項4記載のポリマー。
Figure 2024175442000189
(式中、RBは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
1は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基若しくはこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基、-O-X11-、-C(=O)-O-X11-又は-C(=O)-NH-X11-であり、X11は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
2は、それぞれ独立に、単結合又は-X21-C(=O)-O-であり、X21は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビレン基である。
3は、それぞれ独立に、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基、-O-X31-、-C(=O)-O-X31-又は-C(=O)-NH-X31-であり、X31は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~20の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
4は、それぞれ独立に、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~30のヒドロカルビレン基である。
f1及びf2は、それぞれ独立に、0又は1であるが、X4が単結合のとき、f1及びf2は、0である。
31~R48は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。また、R31及びR32が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよく、R33及びR34、R36及びR37、又はR39及びR40が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。
HFは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。
Xa-は、非求核性対向イオンである。)
The polymer according to claim 4, further comprising at least one repeating unit selected from the repeating units represented by the following formulas (A6) to (A13):
Figure 2024175442000189
(In the formula, each R B independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
X 1 's are each independently a single bond, an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group, or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining these, -O-X 11 -, -C(═O)-O-X 11 -, or -C(═O)-NH-X 11 -, and X 11 is an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group, or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining these, and may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond, or a hydroxy group.
Each X 2 is independently a single bond or —X 21 —C(═O)—O—, and X 21 is a hydrocarbylene group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom.
Each X3 is independently a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, a phenylene group substituted with a trifluoromethyl group, -O- X31- , -C(=O)-O- X31- or -C(=O)-NH- X31- , and X31 is an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, a phenylene group substituted with a trifluoromethyl group or a group having 7 to 20 carbon atoms obtained by combining these, and may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxy group.
Each X 4 is independently a single bond or a hydrocarbylene group having 1 to 30 carbon atoms which may contain a heteroatom.
f1 and f2 each independently represent 0 or 1, provided that when X 4 is a single bond, f1 and f2 are 0.
R 31 to R 48 are each independently a halogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom. R 31 and R 32 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded, and R 33 and R 34 , R 36 and R 37 , or R 39 and R 40 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded.
R HF is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.
Xa- is a non-nucleophilic counter ion.
請求項4~7のいずれか1項記載のポリマーを含むベースポリマーを含む化学増福ネガ型レジスト組成物。 A chemically amplified negative resist composition comprising a base polymer containing the polymer according to any one of claims 4 to 7. 前記ベースポリマーに含まれるポリマーの全繰り返し単位中、芳香環骨格を有する繰り返し単位の含有率が、60モル%以上である請求項8記載の化学増幅ネガ型レジスト組成物。 The chemically amplified negative resist composition according to claim 8, wherein the content of repeating units having an aromatic ring skeleton among all repeating units of the polymer contained in the base polymer is 60 mol % or more. 更に、(B)酸発生剤を含む請求項8記載の化学増幅ネガ型レジスト組成物。 The chemically amplified negative resist composition according to claim 8, further comprising (B) an acid generator. 更に、(C)架橋剤を含む請求項8記載の化学増幅ネガ型レジスト組成物。 The chemically amplified negative resist composition according to claim 8, further comprising (C) a crosslinking agent. 架橋剤を含まない請求項8記載の化学増幅ネガ型レジスト組成物。 The chemically amplified negative resist composition according to claim 8, which does not contain a crosslinking agent. 更に、(D)下記式(D1)で表される繰り返し単位、下記式(D2)で表される繰り返し単位、下記式(D3)で表される繰り返し単位及び下記式(D4)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含み、更に下記式(D5)で表される繰り返し単位及び下記式(D6)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよいフッ素原子含有ポリマーを含む請求項8記載の化学増幅ネガ型レジスト組成物。
Figure 2024175442000190
(式中、xは、1~3の整数である。yは、0≦y≦5+2z-xを満たす整数である。zは、0又は1である。gは、1~3の整数である。
Cは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
Dは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
101、R102、R104及びR105は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビル基である。
103、R106、R107及びR108は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~15のヒドロカルビル基、炭素数1~15のフッ素化ヒドロカルビル基又は酸不安定基であり、R103、R106、R107及びR108がヒドロカルビル基又はフッ素化ヒドロカルビル基のとき、炭素-炭素結合間に、エーテル結合又はカルボニル基が介在していてもよい。
109は、水素原子、又は炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。
110は、炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状又は分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。
111は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基であり、前記飽和ヒドロカルビル基の-CH2-の一部が、エステル結合又はエーテル結合で置換されていてもよい。
1は、炭素数1~20の(g+1)価の炭化水素基又は炭素数1~20の(g+1)価のフッ素化炭化水素基である。
2は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。
3は、単結合、-O-、*-C(=O)-O-Z31-Z32-又は*-C(=O)-NH-Z31-Z32-である。Z31は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基である。Z32は、単結合、エステル結合、エーテル結合又はスルホンアミド結合である。
*は、主鎖の炭素原子との結合手である。)
The chemically amplified negative resist composition according to claim 8, further comprising (D) a fluorine atom-containing polymer which contains at least one repeating unit selected from the group consisting of a repeating unit represented by the following formula (D1), a repeating unit represented by the following formula (D2), a repeating unit represented by the following formula (D3), and a repeating unit represented by the following formula (D4), and which may further contain at least one repeating unit selected from the group consisting of a repeating unit represented by the following formula (D5) and a repeating unit represented by the following formula (D6):
Figure 2024175442000190
(In the formula, x is an integer of 1 to 3. y is an integer satisfying 0≦y≦5+2z−x. z is 0 or 1. g is an integer of 1 to 3.
Each R C independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group.
Each R D independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
R 101 , R 102 , R 104 and R 105 each independently represent a hydrogen atom or a saturated hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms.
R 103 , R 106 , R 107 and R 108 each independently represent a hydrogen atom, a hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms, a fluorinated hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms, or an acid labile group, and when R 103 , R 106 , R 107 and R 108 are a hydrocarbyl group or a fluorinated hydrocarbyl group, an ether bond or a carbonyl group may be present between the carbon-carbon bonds.
R 109 is a hydrogen atom or a linear or branched hydrocarbyl group having 1 to 5 carbon atoms which may have a heteroatom-containing group interposed between its carbon-carbon bonds.
R 110 is a linear or branched hydrocarbyl group having 1 to 5 carbon atoms which may have a heteroatom-containing group interposed between its carbon-carbon bonds.
R 111 is a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and a portion of the --CH 2 -- in the saturated hydrocarbyl group may be substituted with an ester bond or an ether bond.
Z 1 is a (g+1)-valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a (g+1)-valent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
Z2 is a single bond, *-C(=O)-O-, or *-C(=O)-NH-.
Z 3 is a single bond, --O--, *-C(=O)--O--Z 31 -Z 32 - or *-C(=O)--NH--Z 31 -Z 32 -. Z 31 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 10 carbon atoms. Z 32 is a single bond, an ester bond, an ether bond or a sulfonamide bond.
* indicates a bond to a carbon atom in the main chain.)
更に、(E)クエンチャーを含む請求項8記載のネガ型レジスト組成物。 The negative resist composition according to claim 8, further comprising (E) a quencher. 更に、(F)有機溶剤を含む請求項8記載の化学増幅ネガ型レジスト組成物。 The chemically amplified negative resist composition according to claim 8, further comprising (F) an organic solvent. 請求項8記載の化学増幅ネガ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程、高エネルギー線を用いて前記レジスト膜にパターンを照射する工程、及びアルカリ現像液を用いて前記パターンを照射したレジスト膜を現像する工程を含むレジストパターン形成方法。 A method for forming a resist pattern comprising the steps of forming a resist film on a substrate using the chemically amplified negative resist composition according to claim 8, irradiating the resist film with a pattern using high-energy radiation, and developing the resist film irradiated with the pattern using an alkaline developer. 前記高エネルギー線が、極端紫外線又は電子線である請求項16記載のレジストパターン形成方法。 The method for forming a resist pattern according to claim 16, wherein the high-energy radiation is extreme ultraviolet radiation or an electron beam. 前記基板の最表面が、クロム、ケイ素、タンタル、モリブデン、コバルト、ニッケル、タングステン及びスズから選ばれる少なくとも1種を含む材料からなる請求項16記載のレジストパターン形成方法。 The method for forming a resist pattern according to claim 16, wherein the outermost surface of the substrate is made of a material containing at least one selected from the group consisting of chromium, silicon, tantalum, molybdenum, cobalt, nickel, tungsten, and tin. 前記基板が、透過型又は反射型マスクブランクである請求項16記載のレジストパターン形成方法。 The method for forming a resist pattern according to claim 16, wherein the substrate is a transmission type or a reflection type mask blank. 請求項8記載の化学増幅ネガ型レジスト組成物を塗布した透過型又は反射型マスクブランク。 A transmission or reflection mask blank coated with the chemically amplified negative resist composition according to claim 8.
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